Wiadomości ogólne
- Czas trwania zajęć: 45 minut (nie obejmuje czasu połowu dafni)
- Potencjalne pytania badawcze:
- Czy w populacji dafni zamieszkujących staw w pobliżu szkoły będziemy obserwować fototaksje?
- Czy będą to fototaksje dodatnie czy ujemne?
- Hipoteza sformułowana przez uczniów:
- Dafnie reagują na bodźce świetlne.
- Jeśli żyją w zbiornikach wodnych, w których nie ma drapieżników, które mogą im zagrażać, w populacji rozwinie się cecha fototaksji dodatnich.
- Jeśli żyją w większych zbiornikach wodnych, zamieszkałych przez ryby i płazy, w populacji rozwinie się cecha fototaksji ujemnych.
Doświadczenie
- Potrzebne materiały, przyrządy:
- zbiornik stojącej wody w pobliżu szkoły, bądź miejsca zamieszkania uczniów,
- niewielki czerpak,
- przezroczysty pojemnik lub szklany słój,
- kawałek płaskiej deszczułki lub plastiku do przedzielenia pojemnika,
- lampka nocna,
- gazeta lub kawałek ciemnego materiału,
- stoper.
- Uwagi dotyczące BHP:
Uczniowie powinni otrzymać zgodę od rodziców na wycieczkę w okolice szkoły i połów dafni. Po zakończeniu doświadczenia klasa wypuszcza żyjące dafnie do zbiornika wodnego, z którego zostały wyłowione.
- Zmienne występujące w doświadczeniu:
- zmienna niezależna (jaką wielkość/wartość będziemy zmieniać?): oświetlenie pojemnika,
- zmienna zależna (jaką wielkość/wartość będziemy mierzyć?): ilość dafni znajdujących się po oświetlonej stronie pojemnika,
- zmienne kontrolne (czego nie zmieniamy w eksperymencie?): ilość dafni w pojemniku.
Instrukcja wykonania doświadczenia:
Zadanie A:
Doświadczenie zakłada badanie fototaksji dafni wyłowionych ze zbiornika wodnego znajdującego się w pobliżu szkoły. Uczniowie umieszczają schwytane skorupiaki w pojemniku, którego część jest zaciemniona, część zaś silnie oświetlona i obserwują, w którą stronę będą przemieszczać się zwierzęta. Na podstawie przeprowadzonych obserwacji wnioskują, jakie geny dominują wśród badanych osobników. Analizują warunki życia rozwielitki (wielkość zbiornika wodnego, obecność ryb lub płazów) i odpowiadają na pytanie, dlaczego obserwowana cecha utrwaliła się w populacji.
- Metody:
- Uczniowie dzielą się na 2-, 3-osobowe zespoły badawcze.
- Lokalizują najbliższy zbiornik wody stojącej.
- Oceniają warunki panujące w zbiorniku: jego wielkość, obecność ryb i płazów.
- Jeśli temperatura na dworze wynosi powyżej piętnastu stopni, na powierzchni wody powinny być widoczne żerujące dafnie. Uczniowie łapią je do pojemników i zanoszą do szkoły.
- Każdy zespół liczy ile dafni znajduje się w jego pojemniku (co najmniej piętnaście).
- Uczniowie dzielą pojemnik na dwie części przy pomocy deszczułki lub kawałka plastiku tak, aby pozostawić dafniom możliwość swobodnego przepływania z jednej części do drugiej.
- Przy pomocy gazety, lub kawałka materiału zaciemniają jedną część pojemnika.
- Drugą część oświetlają przy pomocy lampki.
9. W momencie rozpoczęcia eksperymentu ilość dafni po obu stronach pojemnika powinna być mniej więcej równa.
10. Uczniowie liczą dafnie, które znajdują się po oświetlonej stronie pojemnika.
11. Czynność tę powtarzają następnie trzy razy w dziesięciominutowych odstępach.
12. Wyniki zapisują w zeszycie.
- Proponowany sposób opracowania wyników:
Uczniowie zamieszczają w zeszycie opis przeprowadzanego doświadczenia. W domu opracowują wyniki w postaci wykresu.
Odpowiadają na pytania:
Czy badane organizmy wykazują cechę fototaksji? Czy były to fototaksje dodatnie czy ujemne?
Na podstawie warunków panujących w zbiorniku, z którego zostały wyłowione dafnie wyjaśniają, dlaczego określona cecha ujawniła się w badanej populacji.
- Proponowana interpretacja wyników:
Na podstawie sporządzonego wykresu uczniowie stwierdzają czy badane dafnie wolały przebywać w oświetlonej, czy zaciemnionej części pojemnika. Ustalają czy u danej grupy zwierząt występuje cecha determinowana przez genotyp foto-dodatni czy foto-ujemny. Na podstawie danych dotyczących warunków środowiska, w którym żyły dafnie, tłumaczą dlaczego omawiana cecha utrwaliła się w populacji. Następnie wyjaśniają, jak w świetle przeprowadzonego doświadczenia można tłumaczyć zjawisko doboru naturalnego.
- Proponowane modyfikacje doświadczenia:
Uczniowie mogą badać w jaki sposób dafnie reagują na konkretną długość światła. W tym celu poszczególne zespoły osłaniają żarówkę kolorowymi foliami, przepuszczalnymi tylko dla jednej częstotliwości: światła zielonego, czerwonego, żółtego itd. A następnie przeprowadzają doświadczenie w sposób, jaki został wyżej opisany.
Uwaga: W materiałach do pobrania załączono materiał dodatkowy (dotyczący m. in. fototaksji dodatniej i ujemnej), 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 różnorodności biologicznej i podstawowych procesów biologicznych: uczeń opisuje, porządkuje i rozpoznaje organizmy, wyjaśnia zjawiska i procesy biologiczne zachodzące w wybranych organizmach i w środowisku, przedstawia i wyjaśnia zależności pomiędzy organizmem a środowiskiem, wykazuje ewolucyjne źródła różnorodności biologicznej.
- II Znajomość metodyki badań biologicznych: uczeń planuje, przeprowadza i dokumentuje obserwacje i proste doświadczenia biologiczne; określa warunki doświadczenia (…), formułuje wnioski, przeprowadza obserwację preparatów (…)
- III 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
- VIII Genetyka: 4) Uczeń przedstawia zależność pomiędzy genem a cechą. 5) Uczeń posługuje się podstawowymi pojęciami genetyki (genotyp, fenotyp).
- IX Ewolucja życia: 2) Uczeń wyjaśnia, na czym polega dobór naturalny.
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
- The photobehaviour od Daphnia spp. as a model to explain diel vertical migration in zooplankton; http://journals.cambridge.org/action/displayAbstract?fromPage=online&aid=739
- The positively phototactic reaction of daphnia magna straus: A contribution to the understanding of diurnal vertical migration; http://dspace.library.uu.nl/handle/1874/17533
