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Natur+WissenschaftsTage 2013

Ein kleines poussierliches Tierchen namens Ohrwurm – Fächerübergreifendes Unterrichtsprojekt an der KAS zum Thema Musik-Gehirn-Sinne

Unsere „graue Masse“ beschäftigen wir jeden Tag an der KAS mit den unterschiedlichsten Inhalten wie Rechenaufgaben, Französischvokabeln oder einem philosophischen Gedankengang. Doch was wissen wir vom Gehirn selber? Die Natur+WissenschaftsTage 2013 an der KAS erforschen die Phänomene Musik, Sinne und Gehirn. Organisiert wurde das ganze von Georg Cremer.

nw04Die Biologielehrerinnen Katharina Ley und Sandra Lefering mit ihren Lerngruppen beschäftigten sich mit den Synapsen im Gehirn. Ihre Schüler konzentrierten sich auf Aufbau und Funktionen des Gehirns. Das Gehirn des Menschen kann mit rekordverdächtigen Zahlen aufwarten: so ist es z.B. mit etwa 100 Milliarden Nervenzellen (Neuronen) ausgerüstet. Nachdem sich die Schüler mit der Anatomie des Gehirnes vertraut gemacht haben, setzten sie ihr neu erworbenes Wissen in einem „Slow-Motion-Film“ um. Mit farbiger Knete haben sie Synapsen nachgeformt. Damit drehten sie einen Anschauungsfilm wie im Kinderfernsehen, der die Reizweiterleitung von Nerven zeigte.

nw05Die 7c baute zusammen mit Herrn Cremer die unterschiedlichen Bereiche des Gehirns als dreidimensionales Modell nach: Stammhirn, Zwischenhirn einschließlich Thalamus, Kleinhirn, Großhirn mit der gefalteten Hirnrinde. Auch diese Wissen wurde filmisch umgesetzt. Während die Schüler auf die farbigen Elemente tippten, erläuterten sie die Funktionen der Hirnbereiche. Hier wurde deutlich, wie sie den Unterrichtsstoff „begriffen“ und „begreifbar“ für ihre Mitschüler gemacht hatten: „Das Stammhirn ist der entwicklungsgeschichtlich älteste Teil und steuert Herzfrequenz, Blutdruck und Atmung. An das Stammhirn schließt sich das Zwischenhirn an. Hier hat der Thalamus seinen Sitz, das Tor zum Bewusstsein. Er fungiert als Filter und Verteiler, entscheidet, welche Sinneseindrücke ins Bewusstsein dringen sollen. Das Kleinhirn koordiniert Bewegungen. Es ist also zum Beispiel für Gleichgewicht, Bewegungen und deren Koordination verantwortlich. Störungen in diesem Bereich können dazu führen, dass der Betroffene unter Bewegungsstörungen leidet oder das Gleichgewicht verliert“.

Gnw07leichgewichtsstörungen? Hier knüpfte Rainer Trömel im Klassenzimmer nebenan mit seinem Forschungsschwerpunkt „Alkohol“ an. Begeistert destillierten seine Schülergruppen selber Alkohol und ließen Trauben zu Alkohol gären. Dann beschäftigten die jungen Forscher sich mit der Wirkung dieser Substanz auf den menschlichen Körper. Als Gast kam eine trockene Alkoholikerin in den Biologiesaal. Als sie von ihren Erfahrungen erzählte, war es mucksmäuschenstill. Mit einer sogenannte „Rauschbrille“ auf der Nase, bekamen die Schüler eine Ahnung davon, wie im Rauschzustand das Sehvermögen beeinträchtigt und einfache Aufgaben wie Puzzlen und Ballwerfen enorm erschwert werden. Anschließend berechnete der Kurs noch die Promillezahl im Blut. Bei der Abschlusspräsentation mixte der Kurs Cocktails – natürlich ohne Alkohol.

nw08Um den Aufbau der Augen ging es in einem anderen Kurs. Die Biologielehrerin Judith Schulz hatte zwar Schweineaugen bestellt, kam dann aber mit einer Tüte von „Lämmchenaugen“ in den „Sezierkurs“. Diesen Kurs hatten nur Schüler mit starken Nerven gewählt. „Das Besondere ist es, den anfänglichen Ekel zu überwinden“, erklärt die Biologielehrerin. Belohnt werden die jungen Naturwissenschaftler dann mit einem frisch herauspräparierten „Glaskörper“, wie die gallertartige Hauptmasse des Auges heißt. Gut geschützt liegt darin die Linse. Als die Schüler sie auf einen beschriebenen Papierbogen legten, erstaunte sie ihre Leistungskraft. Die Verbindung zum Gehirn geht über die Sehnerven, auch diese wurden herausgearbeitet und dadurch „greifbar“. Und genau dort befindet sich außerdem der sogenannte „blinde Fleck“. Die Eintrittsstelle des Sehnervs in den Augapfel ist unempfindlich gegen Licht. Zwei Schüler zeigten fasziniert die deutlich sichtbare Pigmentierung: „Hier wird alles dunkel und das übrig gebliebene Licht wird absorbiert“.

nw11Während die Augen beim Menschen das wichtigste Sinnesorgan sind, sitzen im Kölner Zoo Tiere mit ganz anderen „Supersinnen“. Ruth Dieckmann hatte für die KAS eine besondere Führung zusammengestellt. „Diese Fische haben keine Augen“, die Zoopädagogin zeigte den Schülern Fische, die sich mit einem Organ orientieren, das an den Seiten ihres Körpers liegt. Damit registrieren Strömungen und Strudel. Die Führung durch das Aquarium ging weiter: Haie nehmen die elektrische Energie in ihrer Umgebung wahr. Während wir als Menschen nur einen Strandboden sehen, „sieht“ der Hai das eingebuddelte Opfer durch die ausgestrahlten Energie-Felder. Und die gespaltene Zunge der Schlange lässt das Reptil in zwei verschiedene Richtungen riechen, so wie wir Menschen mit unseren Augen drei-dimensional sehen können. „Aber auch der Elefant weist außergewöhnliche Sinnesfähigkeiten auf“, erklärte Georg Cremer, der Organisator der Projekttage und begleitende Biologielehrer. Der Dickhäuter kann durch ein tiefes für den Menschen nicht wahrzunehmendes Brummen spüren, ob in seiner Umgebung ein anderer Elefant steht. „Das Erstaunliche daran ist, dass diese Fähigkeit sich auf eine Distanz von fünf Kilometern hält“.

„Das hätte ich nie gedacht von meinem Gehirn!“, sagte Tim Hammerschmidt aus der Klasse 9a. Seine Klasse und ihre Lehrerin Michaela Göser bereiteten den ganzen Montag lang eine Präsentation vor, die sie am Donnerstag in der fünften und sechsten Stunden den jüngeren Klassen zeigten. Mit iPads recherchierten sie arbeitsteilig zu unterschiedlichen Sinnen. Sie fanden Videos und psychologische Studien zum Thema „phänomenale Sinnestäuschungen“. Begeistert umringen den Neuntklässler Tim die Schüler aus Klasse 5. Hoch konzentriert drückte der kleine Paul seine Arme gegen Türrahmen. Nach 30 Sekunden hatte sich sein Gehirn an diesen Zustand gewöhnt und als Paul anschließend aus dem Rahmen trat, hat er das Gefühl, seine Arme würden von alleine nach oben streben.

Mimi aus der 9a lies die Zuschauer auf dem Bildschirm das Ballspiel zweier Mannschaften verfolgen. Die Gäste waren so darauf konzentriert, die Pässe der weißen Mannschaft zu zählen, dass den als Gorilla verkleideten Menschen nicht wahrnahmen. „Es ist so witzig, kaum ein Schüler sieht den Gorilla“. Erst als Mimi die Fünftklässler aufforderte: „Jetzt schaut euch den Film einmal einfach so an“, sprangen einzelne Schüler auf und zeigten wie wild mit dem Finger auf den Bildschirm. „Das Gehirn konzentriert sich nur auf seine Sache, die ihm wichtig sind“, erklärte sie den sehr verblüfften Schüler das Experiment.

nw22Auch im Kurs bei Patrick Hafner staunten die Schüler nicht schlecht. Hier gab es einen besonderen Gast: Christian Jedinat ist professioneller Zauberer und brachte ihnen Verschwindetricks bei und arbeitete mit bunten Tüchern, Kartentricks und Bälle. „Zauberei ist die Kunst, Illusionen entstehen zu lassen, die durch Tricks und Kommunikation mit dem Betrachter zustande kommen“, erklärte Jedinat seine Kunst.

„Ohrwürmer sind Lieder, die man am meisten liebt oder hasst“, fasste Betül zusammen. Gemeinsam mit ihrer Klassenkameradin Clio (9a) untersuchte sie und zwölf weitere Schüler das Phänomen „Ohrwurm“. Ihre Musiklehrer Stefanie Buyken und Markus Wirtz spielten zum Stundenanfang typische Lieder vor, die sich wie Kraken ins Gehirn oder die Ohrwindungen einhaken, weil sich die Wörter wiederholen, die Melodie eingängig ist, ein „fetter Bass“ mitspielt und sie sich gut singen lassen.

Warum schalten wir manchen Stücken die „innere Jukebox?“ ein. Beim Ohrwurm kommt es zu einem „ungewollten Gedächtnis“, bei dem zwei Gehirnteile in einer Endlosschleife miteinander kommunizieren. Der Teil, der hört, aktiviert die Region, die für das Singen zuständig ist und anschließend geht es wieder von vorne los, wie in einem „inneren Echo“. Das lässt sich übrigens auch gut mit einem EEG messen, wobei beim Musikhören rechte und linke Gehirnhälfte zugleich aktiv sind.

nw35Der Schwerpunkt des Workshops lag auf der kreativen Komposition eigener kleiner Ohrwürmer. Diese produzierten die Schüler mithilfe des iPad-Programms „Garage Band“. Auf Grundlage einer vorgegebenen Akkordvorlage entwickelten die Schüler sehr individuelle Stücke.

„Auch bei den Geschmacksinnen drängen sich Inhalte auf“, sagte Andrea Heiseler. Die Chemie- und Biologielehrerin stand mit ihren Schülern in der Küche. Weit gefasst wird unter Geschmack ein Sinneseindruck bei der Nahrungsaufnahme verstanden. Durch das Zusammenspiel von Geruchs- Geschmack-, Tast- und Temperatursinn kommt ein Geschmack zusammen. Die in diesem Sinne als „Geschmack“ auf eine Speise bezogenen Empfindungen kommen in vielen Fällen vornehmlich durch Aromen zustande, die vom Geruchssinn wahrgenommen werden, und weniger durch Reize innerhalb der Mundhöhle, erläuterte Andrea Heiseler. Dann ging es ans Probieren: Bläulich eingefärbt ist das Nahrungsmittel, das die Schüler während der Präsentation zum Schmecken austeilen. Es fiel verdammt schwer, bei so einer schrillen Farbe den Löffel an die Lippen zu setzen. Und zum großen Erstaunen schmeckte das giftig aussehende Lösungsmittel wie lecker süßer Vanillepudding. Hier lag also ein deutliches Beispiel dafür vor, wie stark auch unsere Augen die Nahrungszufuhr steuern. Ein echter Geheimtipp ist auch ihre „herzhafte Schwarzwälderkirschtorte“, die sie als Studentin regelmäßig auf Partys mitnahm.

nw26„Wie nehmen wir in der Musik Klänge wahr? Und wie entsteht unser Bild der Welt?“ Nach so vielen gemachten Erfahrungen mit den eigenen Sinnen war es Zeit, einmal nachzudenken. Die Philosophen aus dem Abiturkurs von Anke Heyen gingen auf eine abstrakte Ebene. Die Wahrnehmung von Klängen und Bildern stellen sich viele wie die Wahrnehmung mit einer Videokamera vor. Diese Vorstellung basieren auf der Abbildtheorie bzw. dem sogenannten „Naiven Realismus“. „Naiv“ heißt er deshalb, weil er von den meisten Menschen vertreten wird, wenn sie über diese Fragen noch nicht genauer nachgedacht haben. Wer sich dann mit den Wahrnehmungsvorgängen intensiver beschäftigt, merkt schnell, wie dieses Modell hinkt: Was und wie ein Lebewesen überhaupt wahrnehmen kann, entscheidet darüber, wie die Welt wahrgenommen wird. Und ganz radikal ist ein Philosoph wie Berkeley, der sagt: „Die Welt existiert nur in unserem Geist“. Während die Abiturientin Franca Gewehr eine anschauliche Einführung ins Höhlengleichnis von Platon gab, erklärte Daniel Gramüller wie eine Zecke die Welt wahrnimmt.

Besonderen Erfolg hatten am Freitagabend die „Fühlkästen“ der Referendarin Katja Kull. Schüler, Eltern und Lehrer saßen gemeinsam an einer langen Tischreihe und arbeiteten sich durch zwölf schwarze Kisten. In der ersten Kiste waren zum Beispiel flauschig weiche, feine Federn. „Angenehm aber auch ungewohnt sich so intensiv mit den Händen die Welt zu ertasten“, freute sich eine Mutter, die durch ihre Bildschirmarbeit stark auf ihre Augen konzentriert ist.

Mitten in der Nacht, so dass wir gar nicht sicher waren, ob es jetzt besonders früh oder besonders spät war, jedenfalls besonders war es, ging es mit Herrn Cremer dann zum Blumen-Großmarkt.

Eine Gruppe unerschrockener Schülerinnen und Schüler ließ die Blütenpracht optisch und olfaktorisch auf sich einwirken. Den optischen Eindruck haben die Frühaufsteher (oder Nachtschwärmer) dann fotographisch dokumentiert.

Meli und Lionel aus der Oberstufe gaben einen Workshop, bei dem die Teilnehmer das Beat-Boxen lernen konnten. Komplexe Rhythmen werden hier ohne eigentliche Instrumente nur mit Händen und Stimme erzeugt. Zwar macht auch hier erst die Übung den Meister, nach kurzer Zeit waren schon sehr beachtliche Rhythmen zu hören, die den Schülerinnen und Schülern schnell ins Blut gingen.

Frau Dr. Rothstein und Frau Lentzen zeigten sich mit viel Grips von ihrer aromatischen Seite. Aus einfachen Zutaten entstanden schmackhafte kleine Muffins in Gehirnform. Erhitzter Zucker sorgt zusammen mit Proteinen beim Backen für das typisch-leckere Kuchen-Aroma. Welches über die Nase aufgenommen unseren Körper in einen Zustand von Esslust hineinsteuert. Sogar Großhirnrinde (Zuckerguss) und Kleinhirn (Schokobonbon) konnten anatomisch korrekt in das Kuchenmodell integriert werden. Leider waren die Modelle kurz nach der Produktion auf mysteriöse Weise verschwunden.

Auch bei den zahlreichen Gästen, die zum Präsentationsabend erschienen waren, wurde deutlich, wie zufrieden alle waren, dass die Schüler an der KAS in allen Dimensionen ihres Menschseins gefordert wurden und mit der Ausstellung ein greifbares, gesellschaftsrelevantes Produkt erstellt und öffentlich gemacht wurde.

Den Lehrern an der KAS gelang es mit fächerübergreifenden Unterricht eine „innere Öffnung“ der Schule. Gleichzeitig fand aber auch eine Öffnung der Schule nach außen statt: Dafür standen der Präsentationsabend am Freitag und die zahlreichen Ausflügen wie zum Beispiel zum Blumengroßmarkt, zum Hörgeräteakustiker oder in den Kölner Zoo.

Durch die unterschiedlichen Akzentuierungen in den angebotenen Gruppen gewährleistete Georg Cremer als Hauptorganisator in besonderer Weise, dass sich Selbstständigkeit und Selbsttätigkeit der Schüler entfalten konnten. Der Mittelstufenkoordinator der KAS kam an die Schülerinteressen und Bedürfnisse heran, in dem er und seine Kollegen in einem dynamische Prozess von Suchen, Fragen, Nachdenken, Erleben und handelnden Auseinandersetzen aller Beteiligter so offen wie möglich und konkret wie nötig organisiert wurde.

Im Anschluss an die Abschlusspräsentation evaluierten die beteiligten Lehrer die Projekttage. Während Fachdidaktiker davon ausgehen, dass Projektarbeit den unter Lehrplanstress und Personalnot ächzenden Schulalltag entlasten kann, ist allen Lehrern wieder einmal deutlich geworden, wie viel zusätzliches Engagement und damit Zeit und Herzblut in ihre Arbeit geflossen ist. Ohne den hervorragenden Zusammenhalt des jungen und engagierten Kollegiums der KAS und der Bereitschaft jedes einzelnen sich voll einzubringen, sind Projekttagen in diesem Stil nicht denkbar.

 

(Anke Heyen)

 

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