Unterricht & Didaktik: Kriminalbiologie/Forensische Entomologie (Klasse 7)
von Imke Perl
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(Das folgende als .html ist nur ein Auszug aus der Arbeit! Die .pdf-Datei enthält Bilder und Tabellen und
alles, was mensch so braucht.)]
1. Unterrichtsvoraussetzungen
1.1 Bild der Lerngruppe
Seit Beginn des zweiten Schulhalbjahres habe ich den Biologieunterricht der Klasse 7A übernommen. Das Thema Insekten stößt bei den Schülerinnen und Schülern[1] auf großes Interesse, was sich insgesamt durch eine breite Beteiligung und konzentrierte wie engagierte Mitarbeit zeigt. Die manchmal auftretende Gesamtunruhe in der Klasse ist meist darauf zurückzuführen, dass Gespräche untereinander geführt werden, die sich auf den Unterrichtsstoff beziehen. Die Konzentration kann in der Regel schnell wieder hergestellt und die zuvor „privaten“ Äußerungen oft sinnvoll genutzt werden. Die Atmosphäre in der aus 18 Mädchen und 11 Jungen zusammengesetzten Klasse ist freundlich und entspannt.
Das Leistungsniveau der Klasse ist als durchschnittlich zu bezeichnen; weitreichende fachlich fundierte Vorerfahrungen zum aktuellen Thema sind nicht vorhanden, so dass sich eine Heterogenität der Lerngruppe auf Unterschiede im eher undifferenzierten Vorwissen und im Mitteilungsbedürfnis der einzelnen Schüler beschränkt.[2]
Die Klasse ist geübt in verschiedenen Arbeits- und Sozialformen. Die Leistungen während der Still- und Partnerarbeit sind bisher im Großen und Ganzen effektiver als in der Gruppenarbeit, da die Arbeitseinteilung hier leichter fällt und weniger Unruhe hervorruft. In den letzten Stunden habe ich vermehrt Gruppenarbeit eingesetzt, um gemeinsam mit den Schülern schrittweise an ihrer Organisation zu arbeiten.
1.2 Themenrelevante
Lernvoraussetzungen
Nachdem im ersten Halbjahr hauptsächlich die Zelle und die Entwicklung vom Einzeller zum Vielzeller anhand verschiedener Beispiele thematisiert wurden, bin ich zu Beginn meines Unterrichts mit dem Thema Insekten eingestiegen: Über die Vorstellungen der Schüler dazu, was Insekten sind und was sie für den Menschen bedeuten, wurden sie zunächst von Spinnen- und Krebstieren abgegrenzt. Kennzeichen der Insekten wurden explizit festgehalten; am Beispiel der Beine und der Mundwerkzeuge verschiedener Insekten wurden Struktur und Funktion gegenübergestellt und in funktionalen Zusammenhang mit den entsprechenden Organen des Menschen gebracht.[3] Seit zwei Wochen beschäftigt uns nun die Entwicklung der Insekten. Am lebenden Mehlkäfer, einem „für den Menschen bedeutsamen Vertreter“[4], wurde zunächst die vollständige Entwicklung nachvollzogen und an einem weiteren Beispiel (Schmetterling) geübt. Am Beispiel der Heuschrecke lernten die Schüler auch die unvollständige Entwicklung kennen. Durch die für die Schüler nachvollziehbare Situation, eine Larve in der Natur zu finden, entstand bei ihnen das Interesse an einer strukturierten Aufschlüsselung, die eine eindeutige Unterscheidung zwischen Entwicklungsstadien der jeweiligen Verwandlungsart vorgibt. So haben wir die Merkmale der einzelnen Stadien einander gegenübergestellt und die zuvor erarbeiteten Kennzeichen des Lebendigen auf sie angewandt.[5] Außerdem wurde der „Grund“ für die jeweiligen Verwandlungen mit der Lebensweise der Insekten in Zusammenhang gebracht.
Die auftauchende Frage, wie lange die jeweiligen Entwicklungsstadien der Insekten dauern, brachte uns zur sinnentnehmenden Arbeit mit Tabellen: Die behandelten Insektenarten wurden erneut betrachtet, indem die jeweilige Dauer der Entwicklungsstadien in einer Tabelle von mir aufbereitet und von den Schülern bearbeitet wurde. Es wurde ermittelt und festgehalten, dass die Dauer der Entwicklung eines Insekts und die Zeit, während der es in den einzelnen Entwicklungsphasen verbleibt, artspezifisch sind. Dabei habe ich Angaben zu durchschnittlichen Entwicklungszeiten benutzt und beeinflussende Außenfaktoren ausgeklammert, damit die Schüler schrittweise an die vielfältigen Zusammenhänge (siehe 2.) herangeführt werden können.
2. Vorüberlegungen
zur Didaktik und Methodik
Schüler „müssen erkennen, dass biologische Phänomene nicht (durchweg) chaotisch und verwirrend sind, sondern dass sich Erklärungskonzepte finden lassen, die – einmal bekannt – sich auch in neuen unbekannten Phänomenen wiederfinden lassen und zu ihrem Verständnis entscheidend beitragen“.[6] Nicht die immense Fülle der Inhalte kann den Biologieunterricht ausmachen, sondern die Entwicklung von Kompetenzen und deren schrittweise Steigerung unter starker Beachtung lebensweltlicher Bezüge. Die vorliegende Unterrichtsstunde soll dazu beitragen, erste Grundsteine für ein solches Konzept zu legen, auf die immer wieder zurückgegriffen werden kann:
Das Hauptlernziel der Stunde bezieht sich auf das allgemeine Verständnis von Beziehungen der Tiere zur Umwelt: Der Einfluss des abiotischen Faktors Temperatur auf die Entwicklung von Insekten soll anhand eines Beispiels in das Vorwissen der Schüler eingegliedert werden. Dies erfordert von den Schülern – wahrscheinlich zum ersten Mal - das Denken in ökologischen, regulatorischen Zusammenhängen. „Die Umgebungstemperatur ist ein wichtiger Faktor bei der Verteilung von Organismen, da sie biologische Prozesse beeinflusst und da die meisten Organismen nicht in der Lage sind, ihre Körpertemperatur genau zu regulieren.“[7] Bei wechselwarmen Tieren wie den Insekten ist die Stoffwechselintensität stark von der Temperatur abhängig. Vielfältige Veränderungen werden – auch bei vielen anderen Tiergruppen - durch Regulationsmechanismen hervorgerufen.
Die Entwicklungsdauer der Goldfliege verändert sich, wie in der vorliegende Stunde thematisiert, in Abhängigkeit von der Außentemperatur: Beispielsweise kann sich bei einem Temperaturunterschied von 4 °C ihre gesamte Entwicklungsdauer um 8 oder mehr Tage verschieben (vgl. Anhang: GA 2). Um diesen wichtigen abiotischen Faktor Temperatur in das gerade erst erlangte Wissen über Entwicklungsarten und –dauer von Insekten einzugliedern, ist es notwendig, das Erlernte zunächst anzuwenden und zu festigen und erst dann zu erweitern.
Aufbauen möchte ich das bisher in den Grundzügen dargestellte Konzept anhand der forensischen Entomologie. Ich halte diese „Verpackung“ deshalb für sinnvoll, weil sie für die Schüler einerseits einen sehr hohen Motivationsfaktor darstellen kann, zum anderen einen steigenden gesellschaftlichen Stellenwert hat, da diese Forschungsrichtung momentan einen großen Aufschwung erfährt. Für die Schüler wird deutlich, dass Insekten und das Wissen um sie auch im Sinne der Aufklärung von Tötungsdelikten eine große Bedeutung für den Menschen haben kann.
Der Unterricht soll die Grundzüge der Arbeit von kriminologischen Insektenkundlern nachstellen. Anhand des zu Beginn der Stunde in einem Lehrervortrag dargestellten Mordfalles (vgl. Anhang: LV) und dem dabei demonstrierten Stand der „Ermittlungen“ (Verdächtige, Liegezeit des Toten), sollen die Schüler motiviert werden und sich in die ihnen nun übertragene Aufgabe als „Ermittler“ eindenken. Dabei soll die Geschichte durch Fokussierung auf die Wichtigkeit der vor uns liegenden Arbeit möglichst wenig dazu führen, dass die bildliche Vorstellung von Insektenlarven auf einer Leiche bei den Schülern Ekelgefühle auslöst. Eine „Indizientafel“ (Stellwand) soll den Lehrervortrag unterstützen, indem sie eine Übersicht zu Informationen und Verdachten bietet und auch im weiteren Verlauf der „Ermittlungen“ den jeweils aktuellen Stand visualisiert. Zudem steigert eine Indizientafel die Motivation, da sie aus vielen Fernsehkrimis bekannt ist und so die Vorgehensweise weitgehend realistisch macht. Der Fall ist so konstruiert, dass „Kollegen“ uns die Ermittlungen übergeben haben, weil diese den Todeszeitpunkt nur auf sechs Tage eingrenzen können. Die einzige Möglichkeit, den Todeszeitpunkt genauer zu bestimmen und damit die Alibis der Verdächtigen zu überprüfen, stellen bestimmte Entwicklungsstadien von Insekten auf und neben der Leiche dar. Da die Schüler bereits wissen, dass die Dauer der Entwicklung von Insekten von der jeweiligen Art abhängt, kann die theoretische Vorgehensweise für die Aufklärung des Falles gemeinsam erarbeitet werden: Wir brauchen Informationen zur Insektenart und deren Ontogenese, benötigen danach Werte zu deren Entwicklungsdauer und können dann zurück rechnen, wann der Mann ermordet worden ist, um die Alibis der Verdächtigen zu überprüfen. Entlastet wird die Erarbeitung der Vorgehensweise dadurch, dass im einführenden Lehrervortrag bereits angemerkt wird, dass Insekten ihre Eier sehr schnell ablegen, wenn totes Material vorhanden ist und dass die „Kollegen“ bereits ermittelt haben, dass der Mann vor Ort umgebracht wurde[8]. Mit diesen Informationen und dem Erkennen, dass es sich um eine vollständige Entwicklung handelt, weil die gezeigten Lebensstadien als Puppen identifiziert wurden, können die Schüler sich erschließen, dass vom Alter der Puppen zurückgerechnet werden muss. Die Fliegenart gebe ich durch die Erklärung vor, dass ich die Puppen im Labor bei ihrer Weiterentwicklung beobachtet habe und die daraus entstandenen Fliegen als Goldfliegen bestimmen konnte.
Durch die Konstruktion der Aufgabe sind die Schüler emotional motiviert und an ihrer Lösung interessiert, weil eine übersichtliche Vorgehensweise erkennbar ist und das Ziel recht schnell erreichbar scheint. Damit alle Schüler den Schritt des Zurückrechnens zu dem möglichen Todeszeitpunkt anhand der Entwicklungsphasendauer nachvollziehen, sollen sie mit Hilfe einer einfachen Tabelle in Partnerarbeit das Datum des Todeszeitpunkts festlegen. Hier sollte deutlich werden, dass wir nicht wissen können, wie lange sich die Puppe bereits in der Puppenruhe befindet. Es kann kein genauer Zeitpunkt, sondern ein Zeitraum von mehreren Tagen ermittelt werden. Zusätzlich sollen die Paare arbeitsteilig die Alibis eines der drei Verdächtigen überprüfen (vgl. Anhang: PA 1-3). Die Form der Partnerarbeit lässt sich hier „ohne zusätzlichen Organisationsaufwand verwirklichen und deshalb auch für sehr kurze Unterrichtsphasen einsetzen“.[9] In der Zusammenfassung der Ergebnisse wird klar, dass die Ehefrau oder der Chef des Toten als Mörder in Frage kommen, der „nervös wirkende Mann“ allerdings nicht mehr tatverdächtig ist.
Bis hierher findet ausschließlich eine Anwendung und Wiederholung bereits vorhandenen biologischen Wissens an einem neuen Beispiel, der Goldfliege, statt, das in jeder Phase mit dem Kriminalfall verknüpft ist. Durch die Partnerarbeit ist gesichert, dass bis zu diesem Punkt alle Schüler der bisherigen Vorgehensweise folgen können.
Der Gedanke, dass auch äußere Faktoren die Entwicklungsdauer der Insekten beeinflussen und nicht allein die Insektenart dafür maßgebend ist, soll erst an dieser Stelle durch einen Widerspruch hervorgerufen werden: Eine weitere Überprüfung der Umstände ist notwendig geworden, weil nur einer der beiden Verdächtigen der Mörder gewesen sein kann. Wir gehen deshalb (imaginär) an den noch abgesperrten Tatort zurück. Dort werden weitere Puppen gefunden. Dies steht im Widerspruch dazu, dass sich im Labor aus den Puppen bereits Fliegen entwickelt haben. Sollte der Widerspruch nicht von den Schülern entdeckt werden, kann ich ihn zur Diskussion stellen, so dass eine kurze, recht freie Sammlungsphase folgen kann, die diese Tatsache zu begründen sucht. Ich werde die Diskussion an geeigneter Stelle abbrechen, indem ich im Sinne der zügigen und zweifelsfreien Lösung des Falls dafür plädiere, dass in Arbeitsgruppen an ihm gearbeitet wird. Dazu werde ich das mir von den „Kollegen der Mordkommission“ übergebene Material in die Gruppen hineingeben. An diesem Punkt ist es unerheblich, ob im vorherigen Gespräch die Temperatur bereits als möglicher beeinflussender Faktor genannt wurde, denn das Material (vgl. Anhang, GA 1/2) spricht für sich und dient in jedem Fall dem Einschlagen der richtigen Fährte. Die Tabelle zur durchschnittlichen Dauer der Entwicklungsstadien in Abhängigkeit von der Temperatur (vgl. Anhang: GA 2) enthält die Daten von drei verschiedenen leichenbesiedelnden Fliegenarten.[10] Ich habe mich hier bewusst nicht nur auf die Daten der Goldfliege beschränkt, weil einerseits die Arbeit mit Tabellen an dieser Stelle bereits eine gewisse Komplexität aufweisen darf, andererseits die Glaubwürdigkeit des Materials im Zusammenhang mit dem Kriminalfall sonst nicht gegeben wäre.
Die Gruppenarbeit dient der eigenständigen Erarbeitung eines neuen biologischen Sachverhalts, der verwoben ist mit dem emotional motivierten Ziel, eine endgültige Lösung für das kriminalistische Problem zu finden. Durch eine systematische Materialbearbeitung können die Schüler nun feststellen, dass sich der errechnete Todeszeitpunkt des Mannes verschiebt und das bisherige Ergebnis präzisiert werden kann. Diese Phase soll durch eine zweiteilige Aufgabenstellung unterstützt werden, die sich aus dem zuvor entwickelten Tafelbild ergibt und daran kurz erläutert wird (siehe 4.). Das Resultat soll von den Schülern möglichst eigenständig in einem Gespräch zwischen den Ermittlungsgruppen diskutiert werden. Die Ergebnisse werden von mir an Tafel („biologische Ergebnisse“), bzw. Indizientafel („kriminalistische Ergebnisse“) festgehalten. Das Fazit, dass die Außentemperatur die Entwicklung beeinflusst, soll durch die abschließende Erarbeitung einer linearen Je-desto-Beziehung unterstützt werden.
Wenn im Ergebnis ersichtlich wird, dass ohne das Wissen um den Einfluss des Faktors Temperatur keiner der beiden Verdächtigen als Mörder hätte überführt werden können und die Frau zu Unrecht verdächtigt wurde, macht dies den Schülern deutlich, wie bedeutend ihr Wissenszuwachs ist. Dass dieses Wissen auch, wie eingangs erläutert, an vielen anderen Stellen der Biologie zur Geltung kommt, hat zu diesem Zeitpunkt keine direkte Relevanz, sondern wird erst später zum gewünschten Rückgriff auf Erlerntes führen. Denn „berücksichtigen wir nicht die altersgemäßen Verständnismöglichkeiten der Lerner, verlieren die Konzepte ihren Erklärungscharakter und damit ihren Wert für das kumulative Lernen. [...] Unterricht mit dem Anspruch kumulatives Lernen zu fördern sollte Erklärungskonzepte zumindest vorbereiten.“[11]
3. Ziele
Übergeordnetes
Lernziel:
Z Die Schüler wissen, dass die Entwicklungsdauer von Insekten durch den abiotischen Faktor Temperatur beeinflusst wird.
Untergeordnete
Lernziele:
z 1 Die Schüler sollen begründen, dass die Goldfliege eine vollständige Entwicklung durchläuft.
z 2 Die Schüler sollen erfassen, dass Insekten aufgrund ihrer Lebensweise für die Kriminologie einen hohen Stellenwert haben können.
z 3 Die Schüler sollen die kriminalbiologische Vorgehensweise am Beispiel entwickeln können.
z 4 Die Schüler sollen eine Tabelle gezielt bearbeiten und auswerten können.
[1] Im Folgenden verwende ich das generische Maskulinum für Schülerinnen und Schüler.
[2] Anmerkungen zu Leistung und Mitarbeit der einzelnen Schüler sind dem kommentierten Sitzplan im Anhang zu entnehmen.
[3] Vgl. RRL, S. 21, 22
[4] Vgl. RRL, S. 22
[5] Die Erarbeitung der Kennzeichen des Lebendigen entstand aus der Vermutung der Schüler, dass sie (bei der Puppe des Mehlkäfers) wohl ein totes Tier vor sich hätten, weil es sich nicht bewegt.
[6] Ballmann u.a. (2002), S. 44
[7] Campbell (1997), S. 1160
[8] Totes organisches Material wird von unterschiedlichen Insektenarten in verschiedenen Stadien der Verwesung besiedelt. Diesen Aspekt möchte ich hier im Sinne der didaktischen Reduktion vernachlässigen. Die Goldfliege gehört zu den „Erstbesiedlern“, legt also ihre Eier in der Regel bereits eine Stunde nach Eintreten des Todes ab.
[9] Eschenhagen, Kattmann, Rodi (2001), S. 192
[10] Die Daten innerhalb der Tabellen sind teilweise verändert, um den Schülern den Rechenweg zu erleichtern.
[11]
Ballmann u.a., S. 55
6. Literaturangaben
- Ballmann, R. u.a.: Weniger (Additives) ist mehr (Systematisches). Kumulatives Lernen. Handreichung für den Biologieunterricht in den Jahrgängen 5 – 10. Verband deutscher Biologen und biowissenschaftlicher Fachgesellschaft e.V., 2002.
- Benecke, Mark: „Wie Maden Mörder entlarven“. In: Spektrum der Wissenschaft. März 2002. 42-48.
- Benecke, Mark: Antworten auf häufig gestellte Fragen zur rechtsmedizinisch-kriminalistischen Untersuchung von Insekten an Leichen bzw. Leichenfundorten. URL: http://www.benecke.com/geyerdoc.html [Stand: 03.03.2004]
- Benecke, Mark: „Entomologie, forensische. Fachbereich Biologie“. In: Enzyklopädie der Naturwissenschaft und Technik, 2. Auflage, 6. Ergänzg., 2/01, 1 - 8, Landsberg: 1979 – 2001. URL: www.benecke.com/enzyklop.pdf [Stand: 01.03.2004]
- Benecke, Mark: Zur insektenkundlichen Begutachtung von Faulleichenfällen. Aus dem Institut für Rechtsmedizin der Universität zu Köln. URL: www.benecke.com/forzool9.html [Stand: 03.03.2004]
- Bösche-Teuber, Renate: „Fliegen – Stumme Zeugen“. In: Gabriele Teutloff (Hg.): Unterricht Biologie: Biologie im Krimi. Heft 246. Velber: Friedrich Verlag, 1999. 43 - 46.
- Campbell, Neil, A.: Biologie. Heidelberg: Spektrum, 1997.
- Eschenhagen, Dieter/Kattmann, Ulrich/Rodi, Dieter: Fachdidaktik Biologie. Köln: Aulis, 2001.
- Mayer, Franz: „Bestimmung der Liegezeit einer Leiche – Insekten als Indikator“. In: Scharf. Dr. Karl-Heinz (Hg.): Praxis der Naturwissenschaften: Biologie und Kriminalistik. Heft 2/49. Köln: Aulis Verlag, 2000. 8 – 14.
- Niedersächsisches Kultusministerium (Hg.): Rahmenrichtlinien für das Gymnasium. Schuljahrgänge 7-10. Biologie. Hannover: Schroedel, 1994.
Ich danke Mark Benecke, der mir via E-Mail
Informationen zur Entwicklungsdauer der Fliegenarten hat zukommen
lassen.