Wiadomości ogólne
- Czas trwania zajęć: 60 minut
- Potencjalne pytania badawcze:
- Jaki wpływ na nasz organizm wywiera cukier zawarty w jednej puszce Coca-Coli?
- Czy pH Coca-Coli różni się od naturalnego pH płynów ustrojowych człowieka?
- Hipoteza sformułowana przez uczniów:
- Puszka Coca-Coli zawiera około 38 g. cukru. Spożycie na raz tak dużej ilości substancji słodzących, prowadzi do natychmiastowej reakcji organizmu, która objawia się min. wzrostem ciśnienia krwi. Reakcję tę dodatkowo potęguje obecność kofeiny.
- pH Coca-Coli w sposób znaczący różni się od naturalnego pH większości płynów ustrojowych człowieka.
Doświadczenie
- Potrzebne materiały, przyrządy:
Zadanie A
- 6 uczniów, którzy zostali wybrani do udziału w eksperymencie,
- 3 puszki Coca-Coli,
- ciśnieniomierz,
- stoper.
Zadanie B
- liście czerwonej kapusty,
- wrzątek,
- przezroczyste plastikowe pojemniki,
- kroplomierz,
- puszka Coca-Coli,
- woda.
- Uwagi dotyczące BHP:
Uczniowie pijący Coca-Colę powinni posiadać zgodę rodziców na udział w eksperymencie. Czajnik z gorącą wodą należy ustawić w miejscu odpowiednio zabezpieczonym. W czasie badania pH zaleca się noszenie fartuchów ochronnych.
- Zmienne występujące w doświadczeniu:
- zmienna niezależna (jaką zmienną/wielkość będziemy zmieniać?): Ilość wypitej Coca-Coli,
- zmienna zależna (jaką zmienną/wielkość będziemy mierzyć - obserwować?): Ciśnienie krwi,
- zmienne kontrolne (czego w naszym eksperymencie nie będziemy zmieniać?): Warunki panujące w pomieszczeniu, gdzie przeprowadzamy doświadczenie, nie ulegają zmianie. Uczestnicy doświadczenia nie wykonują wysiłku fizycznego przez cały czas trwania eksperymentu.
- Kontrola:
- 3 uczniów, którzy zamiast Coca-Coli wypijają szklankę wody.
Instrukcja wykonania doświadczenia:
Zadanie A:
Uczniowie badają wpływ napojów wysoko słodzonych typu Coca-Cola na ciśnienie krwi.
- Metody:
- Nauczyciel mierzy ciśnienie sześciu uczniom biorącym udział w eksperymencie. Wyniki zapisuje na tablicy.
- Trzech z sześciu uczniów wypija po puszce Coca-Coli. Trzech pozostałych wypija szklankę wody.
- Po dwudziestu minutach nauczyciel znowu mierzy ciśnienie sześciu badanym uczniom, wyniki zapisuje na tablicy.
- Czynność tę powtarza po 40 i 60 minutach trwania eksperymentu.
- Proponowany sposób opracowania wyników:
Uczniowie wyjaśniają, dlaczego do prawidłowego wykonania doświadczenia konieczne było wprowadzenie próby kontrolnej. Zamieszczają w zeszycie opis przeprowadzanego eksperymentu i wyniki w formie wykresu liniowego dla każdego z badanych uczniów. Obliczają o ile średnio wzrosło ciśnienie uczniów pijących Coca-Colę po 20, 40 i 60 minutach trwania eksperymentu. Te same obliczenia przeprowadzają dla kontrolnej grupy uczniów, którzy pili wodę. Na podstawie wykresu wyciągają wnioski dotyczące wpływu Coca-Coli na poziom ciśnienia krwi. Wyjaśniają jakie składniki napoju spowodowały obserwowaną reakcję. Wnioski zapisują w zeszycie.
Zadanie B:
Za pomocą wyprodukowanego przez siebie wskaźnika (sok z czerwonej kapusty) mierzą pH Coca-Coli i oceniają, jak bardzo różni się ono od naturalnego odczynu krwi człowieka. Jest to rodzaj obserwacji, dlatego nie wprowadzamy w tym wypadku zmiennych oraz kontroli eksperymentu. Klasa prowadzi badania w czasie przerw pomiędzy kolejnymi pomiarami ciśnienia krwi (patrz wyżej).
- Metody:
- Nauczyciel zalewa liście kapusty wrzątkiem.
- W tym czasie klasa dzieli się na zespoły badawcze.
- Nauczyciel rozlewa uzyskany wywar z kapusty do plastikowych pojemniczków i rozdaje uczniom (po dwa na zespół).
- Uczniowie wkraplają do jednego z pojemniczków Coca-Colę, a do drugiego czystą wodę i obserwują czy zmienia się kolor wywaru (Uwaga: czynność tę należy przeprowadzać ostrożnie i powoli, stale mieszając płyn znajdujący się w pojemnikach).
- Na podstawie koloru, jaki uzyskał wywar z kapusty, odczytują pH Coca-Coli i czystej wody.
- Proponowany sposób opracowania wyników:
Uczniowie zamieszczają w zeszycie opis przeprowadzanego doświadczenia. Uśredniają wynik z pomiarów ciśnienia krwi dla kolegów, którzy pili Coca-Colę i oddzielnie dla kolegów, którzy pili wodę. Zaznaczają otrzymane wyniki w odpowiednim miejscu diagramu.
Odpowiadają na pytania:
O ile różni się pH Coca-Coli od naturalnego pH większości płynów ustrojowych człowieka?
Dlaczego spożywanie dużej ilości pokarmów bądź napojów o niskim pH może mieć negatywny wpływ na funkcjonowanie ludzkiego organizmu?
- Proponowana interpretacja wyników:
- Cukier i kofeina zawarte w Coca-Coli powodują wzrost ciśnienia krwi. Efekt ten można obserwować ok. 20 minut po wypiciu napoju. Natomiast spadek ciśnienia tętniczego do wyjściowej wartości jest zauważalny po upływie godziny.
- Cola ma silnie kwaśne pH – 3, 5, które różni się znacznie od pH płynów ustrojowych człowieka (7,5). Picie lub zjadanie pożywienia o silnie kwasowym odczynie powoduje, że organizm broni się przed groźnym dla niego spadkiem pH, pobierając minerały (wapń, sód, potas i magnez) ze wszystkich możliwych organów ciała i kości, by dzięki nim zneutralizować kwasy i usunąć je z organizmu. Taki proces w skrajnych przypadkach może prowadzić do odwapniania kości.
- Proponowane modyfikacje doświadczenia:
Za pomocą przygotowanego wywaru z kapusty uczniowie mogą zbadać również pH innych płynów, np. białka kurzego, soku pomarańczowego, soku z pomidora, octu, herbaty czy kawy.
Uwaga: W materiałach do pobrania załączono materiał dodatkowy (dotyczący m. in. Coca-Coli i jej wpływu na organizm ludzki), 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 (…)
- IV 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
- VI Budowa i funkcjonowanie organizmu człowieka:
- 3 Układ pokarmowy i odżywianie się: 6) Uczeń wyjaśnia, dlaczego należy stosować odpowiednią dietę.
- 5 Układ krążenia: 4) Uczeń przedstawia znaczenie aktywności fizycznej i prawidłowej diety dla właściwego funkcjonowania układu krążenia.
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
- Poznaj mroczne tajemnice składu Coca-Coli i innych napojów gazowanych; http://www.menstate.pl/2013/07/poznaj-mroczne-tajemnice-skladu-coca-coli-i-innych-napojow-gazowanych/
- Dlaczego cukier szkodzi?; http://www.mlyniec.gda.pl/~chemia/organiczna/cukry.htm
