Wiadomości ogólne
-
Czas trwania zajęć: 2 x 45 minut (rzeczywisty czas pracy uczniów). Eksperyment wymaga odparowania rozpuszczalnika organicznego. Z tego względu całe doświadczenie zajmuje dwa dni.
- Potencjalne pytania badawcze:
- Czy znajdujący się w korzeniach marchwi beta-karoten chroni przed działaniem promieniowania UV?
- Czy metalowa płytka powleczona warstwą beta karotenu będzie nagrzewać się wolniej pod lampą UV, niż czysta płytka?
- Hipoteza sformułowana przez uczniów:
- Beta-karoten jest cząsteczką, której cześć stanowi układ szeregu sprzężonych wiązań podwójnych węgiel-węgiel. Taki układ powoduje rozpraszanie promieniowania UV, dlatego chroni przed szkodliwym działaniem promieniowania słonecznego.
- Płytka powleczona warstwą beta karotenu powinna nagrzewać się wolniej pod lampą UV.
Doświadczenie
- Potrzebne materiały, przyrządy:
- 200 ml świeżego soku z marchwi (może być kupny, butelkowany sok, świeżo wyciskany, bez konserwantów),
- 200 ml spirytusu 90%,
- 200 ml benzyny,
- 3 blaszki aluminiowe (przybliżone wymiary: 4 cm2),
- lampa UV,
- 3 x termometr z czujnikiem (najlepiej na klips),
- klej z mąki,
- 3 x półlitrowy pojemnik,
- jednorazowy filtr do kawy,
- wyciąg w pracowni chemicznej.
- Uwagi dotyczące BHP:
Praca z benzyną musi odbywać się pod włączonym wyciągiem. W czasie pracy z lampą UV uczniów obowiązują okulary ochronne.
- Zmienne występujące w doświadczeniu:
- zmienna niezależna (jakie zmienną/wielkość będziemy zmieniać?): obecność lub brak beta-karotenu na powierzchni aluminiowej blaszki,
- zmienna zależna (jaką zmienną/wielkość będziemy mierzyć - obserwować?): temperatura oświetlanej blaszki,
- zmienne kontrolne (Czego w naszym eksperymencie nie będziemy zmieniać?): czas oświetlania, odległość blaszek od źródła światła.
- Kontrola:
- blaszka aluminiowa pokryta klejem zrobionym z mąki i wody (skrobia nie zawiera sprzężonych wiązań podwójnych węgiel-węgiel i nie powinna rozpraszać promieniowania UV).
Instrukcja wykonania doświadczenia:
Zadanie A:
Uczniowie badają działanie beta-karotenu porównując prędkość rozgrzewania się czystej aluminiowej blaszki z prędkością rozgrzewania się takiej samej blaszki pokrytej warstwą karotenu.
- Metody:
- Sok marchwiowy przelać do pojemnika, wymieszać dokładnie ze spirytusem.
- Uzyskany roztwór przesączyć przez filtr do kawy.
- Do filtratu dodać 200 ml benzyny.
- Dokładnie wytrząsać przez 4 minuty (roztwór rozdzieli się na dwie fazy, beta-karoten będzie znajdował się we frakcji benzynowej).
- Ostrożnie zlać frakcję benzynową do kolejnego pojemnika.
- Pozostawić pod wyciągiem do odparowania.
- W ciągu następnej doby nauczyciel kontroluje doświadczenie, sprawdzając co jakiś czas czy benzyna już odparowała.
- Kiedy roztwór osiągnie konsystencję gęstej papki, zamyka szczelnie pojemnik.
- Na następnej lekcji uczniowie pokrywają jedną z aluminiowych blaszek papką zawierającą beta-karoten.
- Drugą blaszkę pokrywają farbą plakatową.
- Trzecią blaszkę pozostawiają czystą.
- Do blaszek podłączają termometry-klipsy.
- Blaszki układają pod włączoną lampą UV.
14. Co 10 minut sprawdzają i zapisują temperaturę blaszek.
- Proponowana interpretacja wyników:
Uczniowie zapisują wyniki doświadczenia w formie wykresu liniowego. Wyjaśniają znaczenie kontroli w eksperymencie. Odpowiadają na pytanie: dlaczego blaszka pokryta beta-karotenem wyizolowanym z korzenia marchwi nagrzewała się wolniej od blaszki, która była pomalowana farbą plakatową i od blaszki, która nie była niczym pokryta? Wnioski zapisują w zeszycie.
- Proponowane modyfikacje doświadczenia:
Uczniowie mogą dodatkowo sprawdzić czy istnieje różnica w tempie podgrzewania blaszek przy pomocy innego źródła ciepła, na przykład położonych w pobliżu kaloryfera.
Uwaga: W materiałach do pobrania załączono materiał dodatkowy (dotyczący m. in. beta-karotenu), 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 organizmy: uczeń wymienia najważniejsze pierwiastki budujące organizmy i wykazuje kluczową rolę węgla dla istnienia życia.
- II Budowa i funkcjonowanie komórki: uczeń poznaje elementy budowy ściany komórkowej.
- VII Stan zdrowia i choroby: 1) Uczeń przedstawia znaczenie pojęć: „zdrowie” i „choroba”. 4) Uczeń przedstawia czynniki sprzyjające rozwojowi choroby nowotworowej (promieniowanie UV).
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
- Beta carotene; http://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/summary/summary.cgi?cid=5280489
- Beta-carotene and human health: A review of current research; http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0271531797000110
