Inhalt und Einsatz im Unterricht

"Herz & Blutkreislauf" (Biologie Sek. I, Kl. 5-9)

Diese DVD behandelt das Unterrichtsthema "Herz & Blutkreislauf" für diegesamte Sekundarstufe I, also für die Klassenstufen 5+6 und 7-9.

Das DVD-Hauptmenü bietet deshalb die Auswahl zwischen zwei Untermenüs:"Klassen 5+6" und "Klassen 7-9"

In diesen beiden Untermenüs der DVD finden Sie insgesamt 6 Filme:

Klassen 5+6Herz 5:00 minBlutkreislauf 5:40 min(+ Grafikmenü mit 4 Farbgrafiken)Klassen 7-9Aufbau und Funktion des Herzens 8:00 minAufbau und Funktion des Blutgefäßsystems 7:20 minBlutkreislauf – Körper- und Lungenkreislauf 7:40 minHerzinfarkt und Gefäßerkrankungen 8:40 min(+ Grafikmenü mit 14 Farbgrafiken)

Die Filme dieser DVD erläutern den Aufbau des menschlichen Herzens und desBlutkreislaufs mit den Teilbereichen "Körperkreislauf" und "Lungenkreislauf".Realaufnahmen von Kindern bei einer Fahrradtour (Kl. 5+6) und vom StudentenMarkus bei diversen Sportaktivitäten (Kl. 7-9) bieten den dramaturgischenRahmen für aufwändige 3D-Computeranimationen, die komplexeZusammenhänge und Funktionen verdeutlichen. Zwei Grundlagenfilme für die Klassen 5+6 werden für die Klassen 7-9 vertieft(Herz und Blutgefäßsystem, Körper- und Lungenkreislauf). Darüber hinausbehandelt ein Film auch Herz- und Gefäßkrankheiten.Die Inhalte der Filme sind stets altersstufen- und lehrplangerecht aufbereitetund in beliebiger Reihenfolge einsetzbar. Sie bieten z.T. Querbezüge, bauenaber inhaltlich nicht aufeinander auf.

Ergänzend zu den o.g. 6 Filmen finden Sie auf dieser DVD:- 18 Farbgrafiken, die das Unterrichtsgespräch illustrieren

(in den Grafik-Menüs)- 10 ausdruckbare PDF-Arbeitsblätter, jeweils in Schüler-

und in Lehrerfassung (im DVD-ROM-Bereich)

Im GIDA-"Testcenter" (auf www.gida.de) finden Sie auch zu dieser DVD "Herz & Blutkreislauf" interaktive undselbstauswertende Tests zur Bearbeitung am PC. Diese Tests können Sieonline bearbeiten oder auch lokal auf Ihren Rechner downloaden, abspeichernund offline bearbeiten, ausdrucken etc.

2

Begleitmaterial (PDF) auf dieser DVDÜber den "Windows-Explorer" Ihres Windows-Betriebssystems können Sie dieDateistruktur der DVD einsehen. Sie finden dort u.a. den Ordner "DVD-ROM".In diesem Ordner befindet sich u.a. die Datei

index.htmlWenn Sie diese Datei doppelklicken, öffnet Ihr Standard-Browser mit einemMenü, das Ihnen noch einmal alle Filme und auch das gesamte Begleitmaterialder DVD zur Auswahl anbietet (PDF-Dateien von Arbeitsblättern, Grafiken undDVD-Begleitheft, Internetlink zum GIDA-TEST-CENTER etc.).Durch einfaches Anklicken der gewünschten Begleitmaterial-Datei öffnet sichautomatisch der Adobe Reader mit dem entsprechenden Inhalt (sofern Sie denAdobe Reader auf Ihrem Rechner installiert haben). Die Arbeitsblätter liegen jeweils in Schülerfassung und in Lehrerfassung (miteingetragenen Lösungen) vor. Sie ermöglichen Lernerfolgskontrollen bezüglichder Kerninhalte der DVD und sind direkt am Rechner elektronisch ausfüllbar.Über die Druckfunktion des Adobe Reader können Sie aber auch einzelne oderalle Arbeitsblätter für Ihren Unterricht vervielfältigen.

Fachberatung bei der inhaltlichen Konzeption und Gestaltung dieser DVD:Frau Erika Doenhardt-Klein, Oberstudienrätin (Biologie, Chemie und Physik, Lehrbefähigung Sek. I + II)

Inhaltsverzeichnis Seite:

DVD-Inhalt - Strukturdiagramm 4

Die FilmeKlassen 5 + 6Herz 5Blutkreislauf 7

Klassen 7 - 9Aufbau und Funktion des Herzens 9Aufbau und Funktion des Blutgefäßsystems 12Blutkreislauf – Körper- und Lungenkreislauf 15Herzinfarkt und Gefäßerkrankungen 18

3

DVD-Inhalt - Strukturdiagramm

4

Hauptmenü

MenüKlassen 5+6

Herz

Menü Grafiken 5+6

Menü Klassen 7-9

Aufbau und Funktion des Herzens

Aufbau und Funktiondes Blutgefäßsystems

Menü Grafiken 7-9

Filme

Grafiken

Grafiken

Blutkreislauf –Körper- und Lungenkreislauf

14 Grafiken

4 Grafiken

Filme

Blutkreislauf

Herzinfarkt und Gefäßerkrankungen

Herz (5+6)Laufzeit: 5:00 min, 2012

Lernziele: - Aufbau und Funktion des Herzens mit seinen wesentlichen Bauteilen

kennenlernen.

Inhalt:Der Film führt über eine Rahmenhandlung in das Thema "Herz" ein: EineGruppe Kinder unternimmt eine Fahrradtour. Bei solch einer Belastung machtsich das Herz als einer der leistungsstärksten Muskeln des menschlichenKörpers bemerkbar. Aufwändige 3D-Computeranimationen verdeutlichen denAufbau des Herzens altersstufengerecht detailliert.

Erwachsene und Kinder haben einen unterschiedlich hohen Puls(Herzschlagfrequenz in Ruhe 70 bzw. 90), der sich bei körperlicherAnstrengung erhöht. Bei Ruhepuls werden jeden Tag ca. 7000 bis 8000 LiterBlut durch den Körper gepumpt.Im weiteren Verlauf stellt der Film die einzelnen Herzbauteile vor und erläutertihre Funktion.

5

Abbildung 1: Das menschliche Herz

Das Herz ist durch eine Herzscheidewand in zwei Herzhälften geteilt, um diezwei Abschnitte des Blutkreislaufs zu versorgen – den Körperkreislauf und denLungenkreislauf. Jede Herzhälfte besitzt einen Vorhof. Im rechten Vorhofsammelt sich sauerstoffarmes Blut aus dem Körperkreislauf, im linken Vorhofsauerstoffreiches Blut aus dem Lungenkreislauf. Durch zwei großeHerzklappen gelangt das Blut von den Vorhöfen in die Herzkammern.

Das Zusammenziehen (die Kontraktion) der Herzkammern bewirkt, dass sichdie großen Herzklappen schließen. Gleichzeitig öffnen sich zwei kleineHerzklappen, sodass das sauerstoffreiche Blut aus der linken Herzkammer indie Arterien strömen kann. Das kohlenstoffdioxidhaltige Blut aus der rechtenHerzkammer wird gleichzeitig durch zwei große Lungenarterien zu den beidenLungenflügeln gepumpt. Bereits während der Herzkammer-Kontraktion füllensich die beiden Vorhöfe erneut mit Blut.

* * *

6

Abbildung 2: Kontraktion der Herzkammern

Abbildung 3: Fahrradtour – die Rahmenhandlung des Films

Blutkreislauf (5+6)Laufzeit: 5:40 min, 2012

Lernziele: - Die beiden Abschnitte des Blutkreislaufs "Körperkreislauf" und

"Lungenkreislauf" unterscheiden können;- Die verschiedenen Blutgefäß-Typen kennenlernen.

Inhalt:Der Film stellt zunächst die beiden Blutgefäßtypen vor: Durch die Arterien wirddas Blut vom Herzen weggeleitet, in den Venen wird es zum Herzen hingeleitet.Aufwändige 3D-Computeranimationen geben den Schülern einen umfassendenÜberblick über das menschliche Blutgefäßsystem. Der Blutfluss in den beidenAbschnitten des Blutkreislaufs wird schrittweise geschildert und kann so sehrgut nachvollzogen werden.

KörperkreislaufAus der linken Herzkammer wird das Blut zunächst in die sogenannte Aorta, diegroße Körperarterie befördert. Über kleinere Verzweigungen werden Kopf,Gliedmaßen und innere Organe mit sauerstoffreichem Blut versorgt. Mithilfeeiner 3D-Computeranimation werden die Haargefäße, die "Kapillaren"abgebildet. Sie durchbluten auch die entlegensten Körperteile, wie etwa Fingerund Zehen. Im Blutstrom transportieren die roten Blutzellen den in der Lungeaufgenommenen Sauerstoff zu jeder einzelnen Körperzelle. Die roten Blutzellenübernehmen auch den Rücktransport von Kohlenstoffdioxid zur Lunge.

7

Abbildung 4: Betrachtung linke Herzkammer / Körperkreislauf

LungenkreislaufDas Blut wird zunächst von der rechten Herzkammer über die Lungenarterienzu den beiden Lungenflügeln geleitet. 3D-Computeranimationen zeigen andieser Stelle den Vorgang des Gasaustausches gut nachvollziehbar:Kohlenstoffdioxid wird von den roten Blutzellen an die Lungenbläschenabgegeben und schließlich ausgeatmet. Mit dem Einatmen von Luft gelangtfrischer Sauerstoff in die Lunge. Über die Lungenbläschen tritt er in dieBlutbahn. Das sauerstoffreiche Blut wird dann über die Lungenvenen in denlinken Vorhof transportiert.

Am Ende des Films werden die wesentlichen Stationen des Blutkreislaufs kurzwiederholt.

* * *

8

Abbildung 5: Gasaustausch in den Lungenkapillaren

Abbildung 6: Blutkreislauf im Überblick

Aufbau und Funktion des Herzens (7-9)Laufzeit: 8:00 min, 2012

Lernziele: - Einzelne Bauteile des Herzens und ihre wesentliche Funktion kennenlernen;- Den Ablauf eines Herz-Zyklus nachvollziehen.

Inhalt:Der Film beschäftigt sich ausführlich mit dem Aufbau und der Funktion desHerzens. Aufwändige 3D-Computeranimationen ermöglichen einendifferenzierten Blick in den Herzmuskel. Die einzelnen Herzbauteile und ihrewesentlichen Funktionen werden zunächst kurz erläutert.Die Herzscheidewand trennt das Herz in die rechte und die linke Herzhälfte.Jede Herzhälfte besitzt einen Vorhof sowie eine Herzkammer. DieSegelklappen zwischen Vorhof und Herzkammer sowie die Taschenklappenzwischen Herzkammer und ableitender Arterie sorgen dafür, dass das Blut nurin eine Richtung durch das Herz fließen kann.

Im weiteren Filmverlauf werden einzelne Funktionen der Herzbauteileausführlich beschrieben und mithilfe von 3D-Computeranimationen verdeutlicht.Der Pumpvorgang in den beiden Herzhälften läuft gleichzeitig ab. Die linkeHälfte befördert sauerstoffreiches Blut in den Körperkreislauf, die rechtedagegen sauerstoffarmes (und kohlenstoffdioxid-beladenes) Blut in denLungenkreislauf.

9

Abbildung 7: Vorstellung wesentlicher Herzbauteile

Der Film erläutert den komplexen Pumpvorgang beginnend in den Vorhöfen: Imrechten Vorhof sammelt sich das Blut aus dem Körperkreislauf, im linken Vorhofdas Blut aus dem Lungenkreislauf. Durch Öffnung der Segelklappen gelangtdas Blut in die Herzkammern.

Durch den Kontraktionsdruck der Herzkammern werden zuerst die beidenSegelklappen geschlossen, anschließend werden die kleineren Taschen-klappen geöffnet. Von der rechten Herzkammer fließt das Blut über dieLungenarterien zu den beiden Lungenflügeln, von der linken Herzkammer überdie Aorta in den Körperkreislauf. Um den größeren Körperkreislauf mit Blut zuversorgen, muss die linke Herzhälfte kräftiger pumpen. Die linke Herzkammerweist daher eine deutlich dickere Muskelwand auf, als die rechte.

10

Abbildung 8: Betrachtung rechte Herzhälfte

Abbildung 9: Verstärkte Muskelwand der linken Herzkammer

Im weiteren Verlauf erklärt der Film detailliert den Herz-Zyklus:Auslöser des Herzschlags ist der Sinusknoten, den man auch als "natürlichenHerzschrittmacher" bezeichnen kann. Es handelt sich dabei um eineAnsammlung spezieller Herzmuskelzellen in der rechten Vorhofwand. Siesenden elektrische Signale aus, die die Kontraktion der beiden Vorhöfebewirken, die sogenannte Vorhof-Systole. Sie pumpt Blut von den Vorhöfen indie Herzkammern. Die elektrischen Signale laufen weiter bis zu denHerzkammerspitzen und lösen dort die Kammer-Systole aus, die Kontraktionbeider Herzkammern.Nach der Systole (Vorhof- und Kammer-Systole) folgt die Diastole: DerHerzmuskel erschlafft, bevor dann der nächste Pumpvorgang mit der Füllungvon Vorhöfen und Herzkammern beginnt.

* * *

11

Abbildung 10: Ablauf des Herz-Zyklus

Aufbau und Funktion des Blutgefäßsystems (7-9)Laufzeit: 7:20 min, 2012

Lernziele: - Das Blutgefäßsystem und seine wesentlichen Funktionen kennenlernen;- Den detaillierten Aufbau von Arterien und Venen kennenlernen.

Inhalt:Nach einigen Daten zur Herzleistung erläutert der Film das Blutgefäßsystem,bestehend aus Herz und Blutgefäßen.

Die Blutgefäße führen das Blut zu den Körperzellen und sorgen dafür, dass dergesamte Körper mit Sauerstoff und Nährstoffen versorgt wird bzw.Kohlenstoffdioxid und schädliche Stoffwechselprodukte abtransportiert werden.

12

Abbildung 11: Blutgefäßsystem

Abbildung 12: Stofftransport in den Kapillaren

Der Film stellt dann die beiden Blutgefäßtypen vor: Die Arterien, auchSchlagadern genannt, befördern das Blut vom Herzen weg in die Lunge und inden gesamten Körper. Die Venen führen das Blut zum Herzen zurück.

Aufbau und Funktion der Arterien: Die Aorta ebenso wie die anderen Arterienmüssen dem hohen Druck des Herzschlages standhalten. Sie weisen daherzwischen einer elastischen Innen- und Außenhaut eine kräftige Muskelschichtauf. So können sie den Druck des Herzens aufnehmen und weitergeben.

An manchen Arterien lässt sich der Puls gut messen (Hals, Innenseite desHandgelenks). Der Blutdruck wird am Oberarm, idealerweise auf Herzhöhe,gemessen. Die Blutdruckmessung wird im Film detailliert erklärt.

13

Abbildung 13: Arterie im Schnitt

Abbildung 14: Blutdruckmessung

Aufbau und Funktion der Venen: Venen bestehen ebenfalls aus Innen- undAußenhaut sowie einer Muskelschicht. Diese ist aber bei Weitem nicht sokräftig gebaut wie die der Arterien. Der Druck des Herzschlages, der in denArterien das Blut weiterleitet, ist in den Kapillaren kaum noch zu spüren.Deshalb müssen umliegende Körpermuskeln und auch die Arterien helfen, dasBlut in den Venen zurück in Richtung Herz zu befördern.

* * *

14

Abbildung 15: Arterien unterstützen den Blutfluss in den Venen

Blutkreislauf – Körper- und Lungenkreislauf (7-9)Laufzeit: 7:40 min, 2012

Lernziele: - Die beiden Abschnitte des Blutkreislaufs "Körperkreislauf" und

"Lungenkreislauf" detailliert beschreiben können;- Die wesentlichen Funktionen des Blutkreislaufs verstehen.

Inhalt:Der Film erläutert ausführlich die beiden Abschnitte des Blutkreislaufs,"Körperkreislauf" und "Lungenkreislauf". Aufwändige 3D-Computeranimationenverdeutlichen die Inhalte altersstufengerecht detailliert. Der Blutfluss in denbeiden Abschnitten des Blutkreislaufs wird schrittweise und sehr anschaulichgeschildert.

Aufbau und Funktion des Körperkreislaufs

Aus der linken Herzkammer wird dasBlut zunächst in die Aorta befördert.Über kleinere Verzweigungen werdenKopf, Gliedmaßen und innere Organemit sauerstoffreichem Blut versorgt.Vor allem das Gehirn hat hohenBedarf an Sauerstoff.

15

Abbildung 16: Der Blutkreislauf – Körper- und Lungenkreislauf

Abbildung 17: Die Aorta

Haarfeine Blutgefäße, die "Kapillaren", durchbluten auch die entlegenstenKörperteile wie Finger und Zehen und versorgen sie mit Sauerstoff. DieseKapillaren sind bis zu 0,01 mm dünn. Durch ihre porösen Wände gelangen dieim Blut befindlichen Nährstoffe wie z.B. Glukose und Fettsäuren in dieangrenzenden Zellen.

Schädliche Stoffwechsel-Endprodukte werden mit dem Blut in Richtung Nierenund Leber abtransportiert und schließlich ausgeschieden. Durch die Venenfließt das sauerstoffarme, kohlenstoffdioxidhaltige Blut zurück in Richtung Herz,zunächst in den rechten Vorhof, dann weiter in die rechte Herzkammer. Hierschließt der kleinere Lungenkreislauf an.

16

Abbildung 18: Nährstofftransport zu den Körperzellen

Abbildung 19: Sauerstofftransport zu den Körperzellen

Aufbau und Funktion des Lungenkreislaufs:Der Lungenkreislauf ist für den Austausch von Kohlenstoffdioxid und Sauerstoffverantwortlich. Aufwändige 3D-Computeranimationen verdeutlichen diesenGasaustausch.

Das kohlenstoffdioxidhaltige Blut wird zunächst von der rechten Herzkammerüber die Lungenarterien zu den Lungenflügeln befördert. Dort sitzen über 100Millionen Lungenbläschen, überzogen von einem Geflecht aus Lungen-Kapillaren. Die Träger des Kohlenstoffdioxids, die roten Blutzellen und dasBlutplasma selbst, geben ihn an die Lungenbläschen ab, dann wird esausgeatmet. Durch das Einatmen gelangt wieder frischer Sauerstoff in dieLungen. Von den Lungenbläschen aus tritt er in die Blutbahn über und wird vonden roten Blutzellen über die Lungenvenen in den linken Vorhof transportiert.

In den roten Blutzellen werden Sauerstoff und Kohlenstoffdioxid an denBlutfarbstoff Hämoglobin gebunden. Er kann vier Sauerstoff-Moleküle oderauch vier Kohlenstoffdioxid-Moleküle binden.

* * *

17

Abbildung 20: Gasaustausch in den Lungenbläschen

Abbildung 21: Der Träger von Sauerstoff und CO2

Herzinfarkt und Gefäßerkrankungen (7-9)Laufzeit: 8:40 min, 2012

Lernziele: - Verschiedene Gefäßerkrankungen und ihre Ursachen kennen;- Den Ablauf eines Herzinfarkt und mögliche Rettungsmaßnahmen

kennenlernen.

Inhalt:Der Film stellt bekannte Blutgefäßerkrankungen vor und nennt möglicheUrsachen: zu hoher Fettgehalt in Speisen, Bewegungsmangel, Stress, zu hoherAlkoholkonsum, Rauchen. Auch bestimmte Krankheiten wie Diabetes oderdauerhaft hoher Blutdruck können Blutgefäßerkrankungen begünstigen.

Ist die Funktion der Venen-klappen dauerhaft einge-schränkt, kann es zumBlutstau kommen und damitzu Schwellungen undÖdemen (Wasserein-lagerungen im Gewebe).Es kann sogar zurErweiterung und Verformungder Venen kommen. Diesetreten dann sichtbar hervorals Krampfadern.

Thrombose (lat. thrombus = Blutgerinnsel) ist eine weitere Folge desverlangsamten Blutflussesin den Venen. Blutzellenkönnen verklumpen und soBlutgefäße verschließen.Löst sich ein solchesBlutgerinnsel, dann kannes eine Lungenarterie ver-schließen und so zurLungenembolie führen.Das wiederum kann zueiner Überbelastung desHerzens und im Extremfallzum Herzstillstand führen.

18

Abbildung 22: Krampfader-Vene

Abbildung 23: Bildung eines Blutgerinnsels

Eine der häufigsten Gefäßerkrankungen ist die Arteriosklerose, die Verkalkungder Arterien. Ist etwa die Innenhaut einer Arterie beschädigt, können sich Blutbestandteilewie Cholesterin, Fettsäuren und Kalk in der Arterienwand einlagern. Die Folgeist eine Verengung oder sogar ein Verschluss der Arterie. Das von der Arterieversorgte Organ wird nicht mehr ausreichend mit sauerstoffreichem Blutbeliefert, was zu irreparablen Organschäden führen kann.

Abschließend erläutert der Film, wie es zu einem Herzinfarkt kommt und wie ersich bemerkbar macht. Die mögliche, vorsorgliche Behandlung zur Vermeidungeines Infarkts durch Erweiterung der Arterie per Ballonkatheter oder durch"Einbau" eines sogenannten Stents wird ausführlich beschrieben und mithilfevon 3D-Computeranimationen verdeutlicht.

* * *

19

Abbildung 25: Dauerhafte Arterienerweiterung durch den Stent

Abbildung 24: Verengung des Arterienquerschnitts