Wiadomości ogólne
- Czas trwania zajęć: 45 minut
- Potencjalne pytania badawcze:
- Czy lipazy zawarte w proszku do prania rozkładają tłuszcze roślinne?
- Jaka jest różnica pomiędzy działaniem enzymów a detergentów?
- Hipoteza sformułowana przez uczniów:
- Lipazy powodują hydrolizę tłuszczy do prostszych związków: glicerolu i kwasów tłuszczowych.
- Detergenty nie przeprowadzają hydrolizy tłuszczy, rozbijają jedynie substancję hydrofobową na drobne kuleczki, dzięki czemu możliwe jest tworzenie emulsji z wodą.
Doświadczenie
- Potrzebne materiały, przyrządy:
- 6 szklanek 250 ml,
- płynny detergent do prania zawierający lipazy,
- płyn do mycia naczyń,
- olej roślinny,
- łaźnia wodna.
- Uwagi dotyczące BHP:
Nauczyciel powinien upewnić się, że żaden z uczniów przeprowadzających doświadczenie nie jest uczulony na płyny zawierające detergenty. Zalecane ochronne fartuchy laboratoryjne.
- Zmienne występujące w doświadczeniu:
- zmienna niezależna (jaką zmienną/wielkość będziemy zmieniać?): Rodzaj substancji (produktu) działającej na tłuszcz: woda, enzymatyczny płyn do prania, płyn do mycia naczyń,
- zmienna zależna (jaką zmienną/wielkość będziemy mierzyć - obserwować?): Ilość strawionego tłuszczu,
- zmienne kontrolne (czego w naszym eksperymencie nie będziemy zmieniać?): Ilości i rodzaju użytego tłuszczu, czasu inkubacji, temperatura.
- Kontrola:
- szklanki z wodą, płynem do prania oraz płynem do mycia naczyń, do których nie dodajemy tłuszczu.
Instrukcja wykonania doświadczenia:
Zadanie A:
Uczniowie badają wpływ enzymów znajdujących się w środkach piorących na rozkład oleju roślinnego.
- Metody:
- Zalecane: nauczyciel powinien dobrać do eksperymentu płyn do prania zawierający dostateczną ilość aktywnych substancji. Wiele reklamowanych środków nie zawiera enzymów w odpowiednim stężeniu. Najlepiej użyć płynu produkowanego jako specjalny odplamiacz do tłustych plam.
- Uczniowie wlewają do 2 szklanek identycznej objętości (miarka) płyn do prania, dopełniają wodą do połowy szklanki i dokładnie mieszają.
- Do kolejnych 2 szklanek wlewają taką samą objętość płynu do mycia naczyń, dopełniają wodą do połowy szklanki i dokładnie mieszają.
- Do dwóch pozostałych szklanek wlewają tylko wodę.
- Wstawiają sześć szklanek do łaźni wodnej nastawionej na 40o C i czekają, aż temperatura się ustali.
- Następnie dolewają stołową łyżkę płynnego oleju roślinnego do jednej szklanki z wodą, płynem do mycia naczyń i płynem do prania.
- Obserwują jak zachowuje się olej w szklankach z różnymi substancjami.
- Obserwacje notują w zeszycie.
- Następnie inkubują wszystkie szklanki w łaźni wodnej, mieszając dokładnie ich zawartość co 3 minuty.
- Po upływie 25 minut wyjmują szklanki z łaźni i pozostawiają przez dziesięć minut, nie mieszając.
- Po 10 minutach oglądają jak wygląda zawartość szklanek: sprawdzają klarowność roztworu, ilość tłuszczu pływającego po powierzchni, porównują próby badane z kontrolami.
- Obserwacje zapisują w zeszycie.
- Proponowany sposób dokumentacji wyników:
Ponieważ w tym doświadczeniu nie możemy dokładnie określić ilości strawionego tłuszczu, uczniowie zapisują jedynie subiektywne obserwacje. Odnotowują zauważalne zmiany w klarowności badanych płynów: stwierdzają, że ilość tłuszczu pływającego po powierzchni wody nie uległa zmianie. Roztwory znajdujące się w szklankach z płynem do mycia naczyń i płynem do prania uległy spienieniu. Natomiast po dziesięciu minutach odstawienia piana opadła w szklankach zawierających kontrole oraz w szklance zawierającej olej wymieszany z płynem do prania. W tych trzech szklankach płyn wyklarował się i stał się przezroczysty. W szklance zawierającej mieszaninę płynu do mycia naczyń i oleju piana na powierzchni nie opadła, a płyn po 10 minutach odstawienia nadal pozostawał mętny. Następnie odpowiadają na pytanie, co stało się z olejem roślinnym poddanym działaniu ciepłej wody, płynu do mycia naczyń i płynu do prania, zawierającego aktywne enzymy.
- Proponowana interpretacja wyników:
Woda jest substancją polarną i dlatego nie ma zdolności rozpuszczania niepolarnych tłuszczy. Mimo długotrwałego mieszania olej roślinny nadal tworzył oddzielną, lżejszą od wody warstwę na jej powierzchni. Detergenty nie mają zdolności trawienia tłuszczy. Płyn do mycia naczyń rozbił olej na niewielkie kulki, które pod wpływem mieszania utworzyły z wodą emulsję. Jednak tłuszcz nie został rozłożony, o czym świadczy zmętnienie badanej próby i formująca się na powierzchni szklanki gruba warstwa piany, zawierająca wypływające krople oleju. Płyn zawierający enzymy trawienne wyklarował się po 10 minutach odstawienia, co świadczy o tym, że nie zawiera cząsteczek tłuszczu. Z powierzchni roztworu zniknęła warstwa oleju, na brzegach szklanki uformowała się jedynie cieniutka warstwa piany. Na podstawie powyższych obserwacji możemy wnioskować, że olej roślinny uległ prawie całkowitemu rozłożeniu pod wpływem działania enzymów trawiennych zawartych w płynie do prania.
- Proponowane modyfikacje doświadczenia:
Uczniowie mogą zbadać działanie enzymów trawiennych w innych temperaturach, np. dodatkowo inkubować badane próby w 0o C i w 90o C.
Uwaga: W materiałach do pobrania załączono materiał dodatkowy (dotyczący m. in. enzymów trawiennych i trawienia tłuszczy), który uzupełnia zakres przedstawiony powyżej.
Podstawa programowa
- Cele, które zostaną osiągnięte w wyniku przeprowadzenia doświadczenia przez nauczyciela i uczniów pod kierunkiem nauczyciela:
a) wymagania ogólne – cele
- I Znajomość metodyki badań biologicznych: uczeń planuje, przeprowadza i dokumentuje obserwacje i proste doświadczenia biologiczne; określa warunki doświadczenia (…), formułuje wnioski, przeprowadza obserwację preparatów (…)
- II Rozumowanie i argumentacja: uczeń interpretuje informacje i wyjaśnia zależności przyczynowo-skutkowe miedzy faktami, formułuje wnioski i przedstawia opinie związane z omawianymi zagadnieniami biologicznymi.
b) wymagania szczegółowe - treści nauczania
- I Związki chemiczne budujące organizm oraz pozyskiwanie i wykorzystanie energii: 3) Uczeń wyróżnia podstawowe grupy związków chemicznych występujących w żywych organizmach.
- VI Budowa i funkcjonowanie organizmu człowieka:
- 3 Układ pokarmowy i odżywianie się: 1) Uczeń podaje funkcje poszczególnych części układu pokarmowego; 4) Przedstawia miejsce i produkty trawienia oraz miejsce wchłaniania głównych grup związków organicznych.
Materiały do pobrania
Słowniczek
EKSPERYMENT, prowadzony zgodnie z metodą naukową, rozumiany jest jako proces, w trakcie którego badacz, uczeń, wprowadza zaplanowaną zmianę jednego czynnika i bada, jakie ta zmiana przynosi rezultaty, uważając przy tym, by pozostałe czynniki pozostały niezmienne.
OBSERWACJA rozumiana jako zaplanowane gromadzenie faktów, bez wprowadzania jakichkolwiek ingerencji w badane zjawisko. W trakcie obserwacji nie występuje zmienna niezależna, ponieważ nie ingerujemy w badany proces.
Eksperyment i obserwacja są realizowane zgodnie z metodą naukową, a to oznacza:
Postawienie PYTANIA BADAWCZEGO - Pytanie może być zadane przez uczniów lub zaproponowane przez nauczyciela. Pozwala to ukierunkować myśli i skoncentrować się na badanym problemie, uświadamia, że badania naukowe są wynikiem zaplanowanego działania.Dobrze skonstruowane pytanie badawcze jest pytaniem otwartym - uczeń sam chce znaleźć na nie odpowiedź.
Kolejnym krokiem jest postawienie HIPOTEZY, czyli prawdopodobnej, przewidywanej i wymyślonej przez uczniów odpowiedź na pytanie badawcze. Pamiętajmy, że przed wykonaniem eksperymentu nie ma złych lub dobrych hipotez, każda, nawet najbardziej śmiała jest dopuszczalna.
Kolejny etap to określenie ZMIENNYCH:
- ZMIENNA NIEZALEŻNA czyli to, co zmieniamy.
- ZMIENNA ZALEŻNA czyli wielkość, którą będziemy mierzyć, obserwować.
- ZMIENNE KONTROLNE czyli wszystko to, co musi zostać niezmienne.
ZMIENNA ZALEŻNA to parametr mierzony podczas doświadczenia, zmieniający się w zależności od zmian ZMIENNEJ NIEZALEŻNEJ.
W doświadczeniu naukowym pojawiają się również PRÓBY KONTROLNE. Bez kontroli nie można jednoznacznie stwierdzić, czy wyniki doświadczenia są wiarygodne. Kontrola pozytywna to dodatkowa próba, którą przeprowadzamy identycznie, jak próbę badawczą, ale z użyciem takiego czynnika (jeśli jest znany), który na pewno wywołuje pożądany efekt. Z kolei kontrola negatywna to dodatkowa próba, ale bez użycia czynnika, o którym wiemy, że wywołuje badane zjawisko. Z założenia, wynikiem tej próby będzie brak zmiany mierzonego parametru. Nie w każdym układzie doświadczalnym da się zaplanować obie próby kontrolne.
Zajęcia z pytaniem problemowym zakładają dyskusję między uczniami na podstawie dodatkowych pytań lub przykładów dostarczonych przez nauczyciela. Zajęcia te kształcą umiejętność doboru i formułowania argumentów, słuchania osób o innym stanowisku oraz wyciągania wniosków. W wyniku dyskusji cenne byłoby wypracowanie stanowiska, by uczniowie przekonali się, że każda konstruktywna rozmowa powinna zakończyć się rzetelnym podsumowaniem.
Gry dydaktyczne wykorzystują czynnik zabawy, co wspomaga przyswajanie wiedzy przez uczniów. Gry rozwijają pomysłowość, aktywność, samodzielność, umiejętność pracy w grupie oraz uczą radzenia sobie z emocjami. Grając uczymy się przez działanie i przeżywanie. Sukcesem jest osiągnięcie celu, a nie wygrana z innymi, czy zajęcie pierwszego miejsca. Najważniejsza w grze jest dydaktyka. Wygrywać mają wszyscy.
Bibliografia
- Procesy trawienia i wchłaniania w układzie pokarmowym człowieka; http://www.maximus.pl/bw-procesy_trawienia_i_wchlaniania_w_ukladzie_pokarmowym_czlowiek- 723.html
- Metabolizm tłuszczowców: http://luskiewnik.strefa.pl/biochemia/lipid.htm
