Die hormonale Steuerung des weiblichen Zyklus unter Einbeziehung der Auswirkungen von Stress (Langentwurf)
Klasse: 11/E3 Biologie
1 Unterrichtsgegenstand 1.1 Thema der Unterrichtsstunde
Die hormonale Steuerung
des weiblichen Zyklus unter Einbeziehung der Auswirkungen von Stress 1.2 Thema der Unterrichtsreihe
Stress 1.3 Thema des unmittelbar
vorangegangenen Unterrichts
Wege zur Gesunderhaltung:
Belastungspulsmessung 1.4 Thema der folgenden
Stunden
Neue Reihe, voraussichtlich
zum Immunsystem
2 Unterrichtsvoraussetzungen 2.1 Allgemeine Unterrichtsvoraussetzungen
Die Klasse E3 ist seit Anfang
des Schuljahres Seminarklasse. Seit einigen Monaten unterrichtet jeden
Freitag ein Referendar die Klasse im Fundamentalbereich. Für mich
ist es der erste eigene Unterricht in dieser Klasse, deren Leistungsniveau
heterogen ist. Einige S. beteiligen sich regelmäßig, andere
sind sehr zurückhaltend. Da mir erst sehr spät ein Sitzplan der
Klasse vorlag, kenne ich nur die Hälfte der Namen aller Schüler.
Um bei arbeitsteiliger Gruppen- bzw. Partnerarbeit sinnvoll differenzieren
und Nichtmelder einbeziehen zu können, habe ich mich noch einmal über
die Beteiligungsniveau der S. informiert. Es ist immer möglich, dass
einige S. etwas später zum Unterricht erscheinen, da sie eigentlich
eine Nachbarschule, mit der kooperiert wird, besuchen (vgl. Vermerk im
Sitzplan).
In den vergangenen Lehrprobenstunden
haben die Schüler meiner Ansicht nach gezeigt, dass sie Informationstexte
und Arbeitsbögen gut in Partnerarbeit bearbeiten können, weshalb
diese Methode auch in der heutigen Stunde Anwendung finden kann. 2.2 Spezielle Unterrichtsvoraussetzungen
In der vorangegangenen Stunde
wurde vom Fachlehrer ein Lehrprobenthema zu Ende geführt (Fitnesstraining/Belastungspulsmessung).
Mit dem heutigen Thema wird die Reihe zum Bereich Gefährdung menschlicher
Gesundheit/Stress/Gesunderhaltung abgeschlossen. Gegenstand der neuen Unterrichtsreihe
wird vermutlich das menschliche Immunsystem sein. Es bietet sich daher
Gelegenheit, an dieser Stelle einmal das Thema "weiblicher Zyklus", was
den S. - falls überhaupt - aus der neunten (hier soll laut Rahmenplan
auf Hormone nicht näher eingegangen werden) und zehnten Klasse (im
Bereich der Entwicklungsbiologie) bekannt sein könnte, auf dem Niveau
einer Oberstufe zu behandeln. Es ist aber mit großer Sicherheit davon
auszugehen, dass die S. kaum Vorkenntnisse über die hormonalen Steuerungsmechanismen
mitbringen, weshalb angesichts dieses schweren Inhalts didaktische Reduktion
und einfache Methoden angezeigt sind.
2.3 Hausaufgabe zu dieser
Stunde im Wortlaut
Eine vorbereitende Hausaufgabe
- für eine solche Stunde grundsätzlich sinnvoll, weil vorentlastend
- wurde nicht erteilt. Zur Begründung s. unter 5.
3 Unterrichtsziele/Lernziele 3.1 Grobziel
Die
S. kennen mindestens einen hormonalen Rückkopplungsmechanismus des
weiblichen Zyklus, das hypothalamo-hypophysäre System, und wissen,
warum Stress den weiblichen Zyklus verlängern oder verkürzen
kann.
3.2 Feinziele
Die S. können mit Hilfe
eines AB und einer schematischen Darstellung einen hormonalen Rückkopplungsmechanismus
erklären, indem sie auf dem AB Wirk-Verknüpfungen als hemmend
oder fördernd/anregend/aufbauend bestimmen und den hormonalen Rückkopplungsmechanismus
vor der Klasse anhand einer OH-Folie erklären.
Die S. verstehen den Einfluss
von Stress bzw. Umweltfaktoren auf den weiblichen Zyklus, indem sie mit
Hilfe eines zweiten AB die Bedeutung der Releasing-Hormone für die
Freisetzung von LH und FSH erklären.
4 Didaktische Überlegungen 4.1 Rahmenplanbezug,
Begründung der Schwerpunktsetzung
Der Berliner Rahmenplan
nennt für die E-Phase im Fundamentalkurs die Behandlung physiologischer
Grundlagen und die Verdeutlichung des Zusammenwirkens physiologischer Prozesse
als Kursziel. Als Lerninhalt wird hormonale Steuerung als Beispiel angeführt.
Die Motivation zum Thema
"weiblicher Zyklus" entspringt einer Selbstanalyse eingesetzten Unterrichtsmaterials
aus der neunten und zehnten Klasse, die ich im vergangenen Jahr nacheinander
unterrichtet hatte. Hierbei machte ich die Beobachtung, dass die S. bei
der Behandlung des Themas die Informationen deutlich besser aufnehmen konnten,
je besser sie für sie visualisiert wurden und je strukturierter dies
geschah. Zur Verbesserung der eigenen Kompetenz bezüglich Visualisierung
komplexer Sachverhalte schien mir diese Stunde eine gute Gelegenheit, einmal
das weiterentwickelte und verbesserte Material einzusetzen und es so auf
dem höheren Niveau einer elften Klasse zu erproben.
Der Schwerpunkt dieser Stunde
wird deshalb vor allem auf der hormonalen Steuerung und dem Zusammenwirken
physiologischer Prozesse liegen. Es ergibt sich eine vergleichsweise hohe
Relevanz des Unterrichtsgegenstandes (auch für männliche Schüler!),
denn die Zykluslänge entscheidet auch über die fruchtbaren Tage
der Frau. Man kann also schwanger werden und Mann kann Vater werden, wenn
man/Mann nichts darüber weiß. Ebenso verfügen Männer
über die Hormone FSH und LH, was vielen nicht geläufig ist. Um
den Bezug zu vorangegangenen Themen herzustellen und so die Themenvernetzung
nicht aus den Augen zu verlieren, soll der zu behandelnde Sachverhalt thematisch
an das Phänomen des Einflusses von Stress auf die Zyklusdauer angeknüpft
werden. So wird dem Eindruck einer vom Thema her isolierten Stunde entgegengewirkt.
Im Mittelpunkt der Stunde stehen also die hormonale Steuerung und ihre
Wirkmechanismen, die wiederum vor allem aus Rückkopplungs- (Feedback-)
Mechanismen bestehen.
4.2 Sachanalyse und didaktische
Reduktion
Als Schnittstelle zwischen
Nerven- und Hormonsystem nimmt die Hypophyse bei der hormonalen Regulation
der Wirbeltiere eine Schlüsselstellung ein. Ihre beiden Teile - Adenohypophyse
(Vorderlappen) und Neurohypophyse (Hinterlappen) - verkörpern dabei
zwei verschiedene Prinzipien neurohormonaler Interaktion:
Bei der ontogenetisch dem
Zwischenhirnboden entstammenden neuroektodermalen Neurohypophyse handelt
es sich um ein Neurohämalorgan. Hier enden die Axone neurosekretorischer
Zellen aus hypothalamischen Kerngebieten (Nucleus supraopticus und
N.
paraventricularis). Die in die Blutbahn ausgeschütteten Neurohormone
(Vasopressin, Ocytocin) wirken direkt auf ihre Zielorgane
(Nierenkanälchen bzw. Uterusmuskulatur). Die Adenohypophyse - ontogenetisch
wie der anliegende Zwischenlappen (Parsintermedia) eine
Ausstülpung der Mundhöhle (Rathke-Tasche) und daher
entodermaler Herkunft - ist dagegen eine echte endokrine Drüse. Die
Ausschüttung ihrer Hormone wird von Neurosekreten (Releasing-
und Inhibiting-Hormone) kontrolliert, die im Hypothalamus
gebildet, in dessen ventralem Teil (Eminentia mediana) an die Blutkapillaren
eines Pfortadersystems abgegeben und von diesen zur Adenohypophyse transportiert
werden. Dort stimulieren oder hemmen sie die Freisetzung der Adenohypophysenhormone.
Letztere wirken entweder direkt auf das Zielorgan oder regulieren als glandotrope
Hormone die Hormonausschüttung anderer endokriner Drüsen.
Dieses hierarchische System
der Hormonkontrolle bietet den Vorteil, auf verschiedenen Ebenen Rückkoppelungs-(Feedback-)
Mechanismen einzufahren. Zunächst führen in der Adenohypophyse
hypothalamische Releasing-Hormone (RH) zur Ausschüttung der Gonadotropine
FSH
(follikelstimulierendes Hormon) und LH (Luteinisierungshormon).
Im Ovar induziert FSH die Reifung der Follikel (von denen jeder eine Oocyte
enthält) und LH die Synthese von Östrogenen. Da während
dieser Follikelphase Östrogen stimulierend auf die LH-RH-sezernierenden
Zellen im Hypothalamus zurückwirkt (positive Rückkoppelung),
kommt es zu einem raschen Anstieg der LH- und Östrogenkonzentrationen.
Beim LH-Maximum wird die Ovulation eingeleitet: Der Follikel platzt, das
Ei tritt aus und wandert den bewimperten Eileiter hinab. In der jetzt folgenden
Sekretionsphase wandelt sich der Follikel unter LH-Einfluss in den Progesteron
sezernierenden Gelbkörper (Corpus luteum) um. Progesteron präpariert
die Uterusschleimhaut (Endometrium) für die Aufnahme des Eies.
Neben Progesteron wird vom Gelbkörper auch Östrogen sezerniert.
Beide Sexualhormone wirken in dieser Phase auf die hypothalamischen RH-Zellen
hemmend, sodass die Gonadotropinsekretion sinkt (negative Rückkoppelung).
Leider sind die Lehrbücher
bezüglich dieser Zusammenhänge untereinander nicht widerspruchsfrei,
einmal, was die Begriffe betrifft (hier werden vmtl. meist Hormone zusammengefasst),
ferner bezüglich der Darstellung obiger Wirkmechanismen. So fehlt
etwa im Linder ein Hinweis auf die Rückkopplung von Progesteron
auf LH.
Wird das Ei befruchtet, nistet
es sich unter Ausbildung einer Placenta
im Endometrium ein (Nidation). Die Placenta sezerniert ein LH-ähnliches
Hormon, das Choriogonadotropin (CG), das die weitere Entwicklung
des Corpus luteum zum Corpus luteum graviditatis und damit
die weitere Sekretion von Östrogen und Progesteron stimuliert. CG
übernimmt jetzt also die Funktion der Gonadotropine, deren Produktion
während der Schwangerschaft blockiert ist.
Wenn keine Befruchtung des
Eies stattgefunden hat, degeneriert der Gelbkörper. Als Folge davon
sinken der Östrogen- und Progesteronspiegel, was über die oben
erwähnte negative Rückkoppelung zu einem erneuten Anstieg der
FSH/LH-RH-Sekretion führt: Teile des Endometriums werden abgestoßen
(Menstruationsblutung Menses), und ein neuer Sexualzyklus beginnt.
Aus dieser kurzen Übersicht
ist bereits zu ersehen, dass das gewählte Thema von hoher Komplexität
ist, besonders für eine elfte Klasse. Daher ergibt sich zunächst
einmal der Zwang, das Thema zu verschlanken, indem man es didaktisch auf
das Notwendige reduziert und so verhindert, dass der Blick aufs Wesentliche
versperrt wird.
Die hormonalen Vorgänge
bei einer Schwangerschaft bilden einen eigenen Schwerpunkt. Außerdem
haben diese keinen Bezug zur Behandlung des Einflusses von Stress auf den
Zyklus, der ja vor allem an der - in einer Schwangerschaft ausbleibenden
- Monatsblutung zeitlich festgemacht wird.
Mit dem Entfallen des Bereiches
"Schwangerschaft" kann auch die hormonale Aktivität der Neurohypophyse
thematisch ausgegliedert werden, da dieses Neurohämalorgan lediglich
ein in diesem Zusammenhang relevantes Hormon ausschüttet: das Wehenhormon
Ocytocin. Die Rolle dieses Hormons kann folglich ebenfalls unberücksichtigt
bleiben.
Der ontogenetische Bildungsweg
von Adeno- und Neurohypophyse kann komplett entfallen, da er für den
untersuchten Zusammenhang keine Relevanz hat.
Die folgenden Fachbegriffe
können für die elfte Klasse vereinfacht werden:
Eminentia mediana: Bereich,
in dem Releasing-Hormone an die Arterien des Vorderlappens abgegeben werden.
Eingruppierung von Östradiol
unter die Gruppe der Östrogene oder als Östrogen (wie in Lehrbüchern
durchaus üblich).
Bezeichnung der Adenohypophyse
als Hypophysenvorderlappen (entsprechend die Neurohypophyse als H.-hinterlappen).
Auf eine Darstellung des rudimentären Zwischenbereiches (Pars intermedia)
möchte ich nicht verzichten, obwohl er auch in Schulbüchern in
zeichnerischen Darstellungen nicht auftaucht. Hier sollte man meiner Ansicht
nach ruhig möglichst wirklichkeitsgetreue Abbildungen zeigen.
Der entscheidende Lernzuwachs
für die S. soll in dieser Stunde darin bestehen, dass die S. das Prinzip
der beim Zyklus wirksamen Feedbackmechanismen verstehen und so erklären
können, warum eine in der Hypophyse (z. B. durch Stress) bewirkte
erhöhte Ausscheidung der Releasing-Hormone auf die den Zyklus regulierenden
Wirk-Kreisläufe zurückwirkt und so zu einer Verschiebung des
Zyklus führen kann. Damit ist ein entscheidender Schritt zum Verständnis
physiologischer Grundlagen biologischer Prozesse erreicht.
5 Methodische Überlegungen
Als Stundeneinstieg ist
es sinnvoll, zunächst das Vorwissen der S. zu eruieren, das auf dem
Niveau von Alltagskenntnissen bereits vorhanden sein dürfte, indem
der L. fragt, was die S. bereits über Einflüsse durch Stress
oder die Umwelt auf die hormonale Steuerung wissen. Die Einbeziehung vorhandenen
Wissens kann motivierend wirken und führt schnell zu der Frage, welche
physiologischen Mechanismen den weiblichen Zyklus regulieren. Alternativ
bietet sich ein Einstieg über einen Comic an, der das Problem der
Zyklusverschiebung thematisiert.
Die nun anstehende schwierige
Erarbeitung kann nur geleistet werden, wenn den S. die notwendigen Informationen
zur Verfügung gestellt werden. Ich habe mich deshalb entschieden,
den S. einen Informationstext vorzulegen. Eine Vorentlastung der Stunde
könnte durch eine vorbereitende Hausaufgabe erfolgen, also z. B. bereits
durch das Studium eines entsprechenden Textes. Ich habe aber darauf aus
folgendem Grund verzichtet: Wie die Erfahrung zeigt, reicht die Eingabe
eines solchen Textes bei weitem nicht aus, um den S. die wichtigen Zusammenhänge
zu verdeutlichen. Deshalb habe ich schematische Darstellungen erstellt,
die die wirksamen Mechanismen der hormonalen Steuerung auf zweierlei Art
visualisieren: einmal in Form einer Gesamtübersicht, die aber noch
einen zu hohen Komplexitätsgrad aufweist, und einmal in Form einer
Herauslösung einzelner übersichtlicherer Wirkzusammenhänge.
Dies erhöht zum einen die Übersichtlichkeit und führt zu
einem besseren Verständnis der hormonalen Abläufe, zum anderen
sind die einzelnen reduzierten Darstellungen deckungsgleich und können
als OH-Folien zur Gesamt- oder Zweifachdarstellung übereinander gelegt
werden. So bleibt es den S. erspart, zeitraubend einen Vorgang zu erarbeiten,
von dem sie weder den Gesamtzusammenhang noch einen einzelnen Feedbackmechanismus
richtig verstanden haben. Bei der Aufteilung der hormonalen Abläufe
habe ich mich bemüht, im Hinblick auf den Komplexitätsgrad gleichwertige
Arbeitsbögen zu erstellen. Aus diesem Grund schied eine vorbereitende
Bearbeitung als Hausaufgabe für die Stunde aus. Die letztlich auf
drei Gruppen aufgeteilten Einzeldarstellungen eines einfacheren hormonalen
Ablaufs des weiblichen Zyklus unterscheiden sich nur geringfügig in
ihrem Komplexitätsgrad. Den immer noch schwierigen Inhalten sollen
sich die S. durch einen zunächst einfachen Arbeitsauftrag annähern,
der darin besteht, mit Hilfe des Informationstextes zu entscheiden, ob
es sich um hemmende oder verstärkende/fördernde/aufbauende Prozesse
handelt.
Im zweiten Teil der Erarbeitung
sollen sie dann stichpunktartig den auf ihrem Teilausschnitt dargestellten
Gesamtprozess erklären können, wofür der erste Arbeitsauftrag
eine sehr gute Hilfe bietet. Durch das Aufschreiben können die S.
ihr Verständnis auch noch einmal überprüfen.
Es könnte die mögliche
Schwierigkeit auftreten, dass der AB1 für die S. einer oder mehrerer
Gruppen zu schwierig ist. Sollte ich aber während der Erarbeitungsphase
diesen Eindruck gewinnen, wird die Phase abgebrochen, und die OH-Folien
werden gemeinsam nacheinander mit der gesamten Klasse besprochen. Sollte
die Erarbeitung reibungslos ablaufen, kann der L. sich weitgehend zurückziehen
und die anschließende Auswertung den S.n überlassen. Die anderen
S. sichern ihre Ergebnisse auf den Bögen mit der Gesamtdarstellung.
Ein Zwischenergebnis noch
einmal genau auszuformulieren halte ich nicht für notwendig, da den
S.n erstens das Ergebnis bereits in Form des Informationstextes, als geordnete
graphische Darstellung und als Stichpunktsammlung vorliegt und eine gute
Formulierung - sofern nicht vom Lehrer vorgegeben - Zeit braucht, die hier
aufgrund der Komplexität des Stoffes nicht zur Verfügung steht,
zumal den S.n in dieser Stunde ausführlicher biologische Zusammenhänge
verdeutlicht werden.
Wenn sich an dieser Stelle
abzeichnet, dass die S. wesentlich mehr Zeit für Erarbeitung und Auswertung
benötigen, als veranschlagt war, kann die Bearbeitung des AB2 als
HA gestellt werden. Der Nachteil bestünde darin, dass die anfangs
aufgeworfene Frage, wie Stress den Zyklus beeinflussen kann, nicht im Verlauf
einer Stunde beantwortet werden konnte. Im Rahmen der vertieften Erarbeitung
des Schwerpunktes (Behandlung hormonaler Steuerung und des Zusammenwirkens
physiologischer Prozesse) wäre dies allerdings noch akzeptabel.
Die Bearbeitung des AB2
hat vor allem den Zweck, die erarbeiteten hormonalen Zusammenhänge
noch einmal an einer Gesamtdarstellung zu überprüfen und das
erworbene Wissen so zu sichern. Gleichzeitig wird so die interessante Frage
nach dem Einfluss von Stress auf die Zyklusdauer beantwortet.
Auf eine nochmalige schriftliche
Fixierung der Ergebnisse an der Tafel kann ggf. verzichtet werden, da die
S. ihre diesbezüglichen Notizen in einer elften Klasse selbständig
komplettieren können sollten und da die Ergebnisse zusätzlich
auf einfache Art dem AB2 entnommen werden können.
Im unwahrscheinlichen Fall
von Zeitüberschuss kann die Frage aufgeworfen werden, welche Hormone
auch beim Mann vorliegen und wie sie dort wirken (FSH: Samenkanälchen/Hoden
-> Spermatocytendifferenzierung; LH: interstitielle Zellen im Hoden ->
Synthese und Sekretion von Testosteron).
6 Skizze des geplanten
Unterrichtsverlaufs -
Tabellarische Übersicht Geplantes Lehrerverhalten
/ Methoden und Medien, Antizipierte Schülerleistung
10:00 Thematisierung
L. stellt sich vor und fragt nach Vorwissen über Einflüsse durch Stress oder die Umwelt auf die hormonale Steuerung.
L. schreibt Phänomen
an die Tafel, erläutert das Stundenthema, und bittet S., zu der Frage,
welche physiologischen Prozesse den weiblichen Zyklus regulieren, eine
Hypothese zu formulieren.
L. umreißt den Unterrichtsverlauf
und kündigt die folgende Erarbeitungsphase an.
UG, TA
S. nennen Zyklusschwankungen
als Folge von Stress (ggf. auch Umweltfaktoren wie Klimaveränderungen
oder Ortswechsel).
S. formulieren Hypothese, die L. an der Tafel festhält.
10:05 Erarbeitung I
L. teilt AB1 für alle,
eine schematische Darstellung eines Wirkgefüges je Gruppe (vier insgesamt)
und eine schematische Gesamtdarstellung für alle aus.
L. beantwortet während
der Arbeit Fragen. AB1,
OH-Folien, StA und PA
S. bearbeiten in Partnerarbeit
AB1 (ein S. beschriftet zusätzlich die OH-Folie zur Auswertung).
10:15 Auswertung, Zwischenergebnissicherung,
Festigung der vorläufigen Unterrichtsergebnisse
L. koordiniert die Auswertung.
Die Beschriftung der OH-Folien wird auf Richtigkeit überprüft,
ggf. können Folien übereinandergelegt werden, um Zusammenwirken
bestimmter Vorgänge zu verdeutlichen.
Bei Zeitbedarf wird diese
Phase ausgedehnt, da AB2 auch als HA mit Hilfe der Gesamtdarstellung, die
allen S. vorliegt, bearbeitet werden kann. OHF1-3, S.-Vortrag, UG
Ein S. trägt am OH-Projektor
die Ergebnisse seiner Gruppe vor, die anderen S. der Gruppe überprüfen
den Vortrag auf Richtigkeit.
Mitschüler der Gruppe
korrigieren ggf. ihre Ergebnisse.
10:25 Erarbeitung II
L. teilt AB2 für alle
aus.
L. beantwortet während
der Arbeit ggf. Fragen. AB2,
OHF4, StA und PA
S. bearbeiten in Partnerarbeit AB2.
10:35 Auswertung und Ergebnissicherung
/Vertiefung
L. fordert S. auf zu erklären,
wo und wie FSH und LH gebildet werden und inwiefern Stress oder Umweltfaktoren
die Zykluslänge beeinflussen können.
UG, OHF4
S. erklären Funktion
der RH und erläutern anhand der OHF4 (Gesamtdarstellung) Auswirkungen
auf die Zyklusdauer.
10:45 Stundenende
7 Literaturliste
BAYRHUBER, H., und U. Kull:
Linder Biologie. Stuttgart20. 1989. S. 266 ff.
ESCHENHAGEN, D., u. a.:
Fachdidaktik Biologie. 3. Aufl., Köln 1996.
GOECKE, C.: Arbeitsbuch
Geburtshilfe. München, Wien, Baltimore 1981, S. 17 ff.
MIRAM, W., und K.-H. Scharf
(Hrsg.): Biologie heute S II. Hannover 1997.
WEHNER, R., und W. Gehring:
Zoologie. Stuttgart, New York 1990. S. 334 ff.
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