FW 11

Thema: Modelle verstehen


zurück zur Übersicht: Das kann man lernen …

 

Modelle sind oft und in vielfältiger Art und Weise im Biologieunterricht verwendbar – aber nicht grenzenlos.
Warum das so ist und was Modelle eigentlich sind, wird im Folgenden mithilfe einiger Fragestellungen und zu bearbeitender Aufgaben erläutert.

Quelle: pixabay

Woher kommt das Wort „Modell“ und welche Bedeutung hat dieses Wort in unserer Sprache?

Das Wort Modell (lat.: modulus „Maß, Maßstab“ / ital.: modello „Vorbild, Muster, Entwurf“) wird zum einen in Zusammenhang mit dem Messen in Einheiten oder Größenverhältnissen benutzt. Dazu gehören z.B. verkleinerte Gegenstände, wie das Modellhaus eines noch zu bauenden Gebäudes.
Zum anderen wird dieses Wort verwendet, wenn es darum geht, eine Gegebenheit im Sinne eines Vergleiches zu messen. Dieses ist z.B. der Fall, wenn die Abgasproduktion verschiedener Motoren mit der eines besonders schadstoffarmen Motors verglichen wird.

Dem Wort „Modell“ werden zwei Begriffe gegenübergestellt:

  • „Realität“ (lat.: realitas „Wirklichkeit“): Dieses Wort steht für Tatsachen und im gewissen Sinne auch für den Begriff Wahrheit.
  • „Original“ (lat.: originalis „ursprünglich“): Dieses Wort steht für echt und unverfälscht bezüglich der Herkunft, also nicht nachgemacht.
  1. Überprüfe, inwieweit die Verwendung des Begriffes „Modell“ bzw. dessen Worterklärung, auf die im Folgenden genannten Begriffe zutrifft:
    Flugzeugmodell, Modellkleid, Modellentwurf, Atommodell, Modellzeichnung, Modellprojekt, Modellcharakter, Sondermodell, Modellstadt, … .

Was verstehen Naturwissenschaftler unter einem Modell?

Die folgende Definition beschreibt die wesentlichen Merkmale eines Modells.

Modelle sind vereinfachte Darstellungen von Originalen und damit Ausschnitte der Realität. Sie dienen der Veranschaulichung bedeutsamer Kennzeichen (Strukturen / Funktionen) verschiedenster Objekte oder Vorgänge.
Modelle sind jedoch nur im gewissen Umfang mit der Realität bzw. dem Original vergleichbar. Dementsprechend hat jedes Modell Grenzen in Bezug auf seine Aussagekraft. Wird dieses nicht beachtet, kommt es leicht dazu, dass falsche Schlüsse in Hinblick auf die Realität bzw. das Original gezogen werden.


Gibt es grundsätzliche Unterschiede zwischen verschiedenen Modellen? 

Spezielle Kennzeichen bzw. Eigenschaften eines Modells ermöglichen, dieses einem bestimmten Modelltyp zuzuordnen.

  1. Die folgenden Abbildungen zeigen fünf Modelltypen aus dem Biologieunterricht.
    Falls dir inhaltliche Informationen zu Abbildungen fehlen, informiere dich im Schulbuch oder Internet.
    Ordne jeder Abbildung eine der sich daran anschließenden Modelltypen-Beschreibungen zu.

Quelle: wikimedia

Abb. FW_11-1-4 Modelltypen A: Temperatur-Regelkreis (vereinfacht) B: Torso C: Scharniergelenk D*: Populationsregulation E: Bergmannsche Regel *https://www.learner.org/courses/envsci/interactives/ecology/ecology.html

 

*In diesem Projekt wird nicht zwischen den Begriffen „Versuch“ und Experiment“ unterschieden.


Was meint der Hinweis auf die „vorhandenen Grenzen eines Modells“?

Ein Modell zeigt immer nur einen Teil der Realität. Darin liegen einerseits seine Stärken, andererseits seine Grenzen. Letzteres darf nicht übersehen werden, da sonst eventuell unzulässige Schlüsse über die Realität aus dem Modell gezogen werden.
Das heißt, es muss immer hinterfragt werden, welche Teile der Realität im Modell abgebildet werden und welche nicht. Vor allem aber gilt es sich darüber im Klaren zu sein, welchen Zweck das Modell eigentlich erfüllen soll. Erst dann wird es möglich, die Aussagekraft des Modells zu beurteilen und damit gegebenenfalls sachgerecht weiterzuarbeiten.

  1. Die folgende Abbildung zeigt drei Modelle.
  1. Beschreibe die Modelle und ordne sie einem der zuvor genannten Modelltypen zu.
    Falls dir inhaltliche Informationen zu Modell-Abbildungen fehlen, informiere dich im Schulbuch oder im Internet.
  2. Erkläre, welche Aufgaben das jeweilige Modell erfüllen kann / soll.
  3. Benenne bei allen drei Modellen deren Grenzen in Bezug auf ihre Aussagekraft.
  4. Die Beispiele zu den Modelltypen (Abb. FW_11-1-4) bieten weitere Möglichkeiten, sich Gedanken über die Grenzen der Aussagekraft von Modellen zu machen.

Quelle: flickr

Abb. FW_11_7-9 Handmodell aus Plastik / Farbmischungsscheiben / Blütenfoto (Passionsblume)

Lösung zu Aufg.4 b/c

Handmodell
Das Handmodell aus Plastik ist ein Strukturmodell und zeigt „nur“ die Lage von Knochen, Sehnen, Muskeln und Adern.
Das Modell liefert z.B. keine Informationen darüber, wie beweglich die Hand ist und was man aufgrund der Beweglichkeit damit machen kann. Allerdings sind die bereitgestellten Informationen wichtig, um sich mit derartigen Fragen zu beschäftigen.
Farbmischungsscheiben
Die Farbmischungen zeigen, wie durch die Überlagerung der Grundfarben (Rot, Grün, Blau) neue Farben entstehen. Es handelt sich um ein Funktionsmodell.
Es liefert aber keine Aussagen dazu, wie wir mithilfe des Auges bzw. des Gehirns Farben sehen. Allerdings tragen die Erkenntnisse aus der Farbmischung dazu bei, den Sehvorgang zu verstehen.
Blütenfoto
Auch hier handelt es sich um ein Strukturmodell. Es gibt Aufschluss darüber, wie die Blüte der Passionsblume aufgebaut ist.
Keine Informationen liefert dieses Foto z.B. über den Aufbau der gesamten Pflanze oder ihren Wuchsort.


Warum bzw. wozu werden Modelle im Unterricht eingesetzt?

Wahrscheinlich fällt dir die Antwort auf diese Frage gar nicht schwer, nachdem du dich mit den zuvor gezeigten und vielleicht noch weiteren Modellen beschäftigt hast.

  1. Lies dennoch die Liste der folgenden Kurzaussagen durch und begründe anhand von 4-5 Beispielen, warum die aufgelisteten Angaben auf die Arbeit mit Modellen zutrifft.

Quelle: pixabay

Abb. FW_11-5/6 Hai-Modell / Mitose-Modell-Stadien-Modell

Veranschaulichung; Unterstützung des Lernens; besseres Verstehen von Natur; vermindert die Komplexität; Bedeutung bestimmter Strukturen leichter erkennbar; erleichtert das Überprüfen und Aufstellen von Hypothesen; gestattet Vorhersagen; Sichtbarmachung von eigentlich unzugänglichen Strukturen; vorhandenes Wissen wird ergänzt; Verständnis von Größenordnungen; Weglassen unwichtiger Details erleichtert das Verstehen; hilft Fragen zu beantworten; länger oder sehr schnell ablaufende Prozesse verständlich machen; … .
  1. Überprüfe abschließend nun nochmals deine erworbenen Kenntnisse über Modelle (Modell-Definition, Modelltyp, Aufgaben und Grenzen des Modells) anhand der beiden folgenden, in diesem Projekt verwendeten Modellen:
    Proteinmodell
    Enzymmodell 

 

Wie entsteht ein Modell?

Gekaufte Modelle helfen, die Realität zu verstehen. Manchmal können aber auch Alltagsgegenstände als Modell dienen. Am besten ist es jedoch, Modelle selber zu bauen, denn das macht auch noch viel Spaß!

Beim Modellbau sind bestimmte Dinge zu beachten. Die folgenden Ausführungen sollen dabei helfen.

Phasen bei der Herstellung eines Modells

Bedenke Folgendes in allen Phasen:
Die Herstellung eines Modells erfolgt immer auf der Grundlage der Gedanken des Erstellers / der Ersteller.

Phase 1 – Vorüberlegungen / Zielsetzungen
Welchen Sachverhalt soll das Modell darstellen? Welcher Modelltyp ist geeignet? Für wen wird das Modell entwickelt?

Phase 2 – Wissensbeschaffung
Welches Wissen muss über den darzustellenden Sachverhalt vorhanden sein? Wo erhält man notwendige Informationen dazu? Wie stellt man dieses Wissen zusammen?

Phase 3 – Vorarbeiten
Wie gestaltet man einen ersten Entwurf des Modells (z.B. Skizze)? Wie geht man z.B. mit der Größe des Modells bzw. mit Größenverhältnissen, Farben etc. um? Welche Materialien eignen sich für den Modellbau? Wo und wie sind diese Materialien zu beschaffen?

Phase 4 – Modellbau
Wie ist es zu schaffen, beim Modellbauen auch ständig das Ziel im Blick zu behalten? Welcher Zeitraum steht für den Modellbau zur Verfügung? Sind alle notwendigen Materialien vorhanden? Wie geht man in der Gruppe beim Modellbau vor? Können Arbeiten aufgeteilt werden? Müssen eventuell Sicherheitsaspekte beachtet werden?
Muss vielleicht nochmals zu Phase 3 zurückgekehrt werden?

Phase 5 – Fertigstellung / Überprüfung
Zeigt das fertige Modell den Sachverhalt, den man darstellen wollte? Müssen eventuell noch Veränderungen vorgenommen werden, um das Modell zu verbessern?
Muss vielleicht nochmals zu Phase 2 zurückgekehrt werden?

Phase 6 – Modelleinsatz
Wie präsentiert man das Modell?Wie setzt man das Modell ein, um ein Sachverhalt darzustellen und verständlich zu machen?

Eine wirkliche Herausforderung ist zum Beispiel die Erstellung eines Modells von der Zelle. Der folgende Link kann dir dabei helfen.
Aber: Benutze dazu bitte keine Nahrungs- bzw. Lebensmittel!https://de.wikihow.com/3D-Modelle-von-Tier-und-Pflanzenzellen-bauen (Zugriff:2017-12-11)

Zum Schluss noch etwas Besonderes.

Die Abbildung FW_11-10 zeigt eines der eindruckvollsten Modelle, das man im Internet finden kann.
Ein bisschen gruselig, aber gleichzeitig auch faszinierend.
Es stellt sich übrigens die Frage, welchem Modelltyp dieses Modell zuzuordnen ist.

Lass dich überraschen!

Abbildung bitte anklicken!

Quelle: wikimedia

Abb. FW_11-10 Herzmodell

 

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