Wiadomości ogólne
- Czas trwania zajęć: 45 minut
- Potencjalne pytania badawcze:
- Z którego z badanych organizmów da się wyizolować pektynę?
- Hipoteza sformułowana przez uczniów:
- Pektyny występują w ścianach komórkowych roślin. Natomiast ściana komórkowa drożdży zbudowana jest z chityny, dlatego pektynę da się wyizolować jedynie z cytryny.
Doświadczenie
- Potrzebne materiały, przyrządy:
- paczka drożdży mrożonych,
- cytryna (owoce i drożdże muszą mieć identyczna masę),
- czysta woda,
- 300 ml zimnego alkoholu 90%,
- blender,
- jednorazowy filtr do kawy x 2,
- pojemnik 250 ml x 4,
- szklanka x 2,
- drewniana bagietka x 2.
- Uwagi dotyczące BHP:
Alkohol potrzebny do wykonania doświadczenia przetrzymuje i rozlewa nauczyciel. Zalecane fartuchy laboratoryjne.
- Zmienne występujące w doświadczeniu:
- zmienna niezależna (jaką wielkość/wartość będziemy zmieniać?): rodzaj badanego organizmu,
- zmienna zależna (jaką wielkość/wartość będziemy mierzyć?): pojawienie się galaretowatej substancji (pektyny),
- zmienne kontrolne (czego nie zmieniamy w eksperymencie?): ilość i temperatura alkoholu używanego do izolacji, warunki panujące w klasie (temperatura, wilgotność powietrza, oświetlenie).
Instrukcja wykonania doświadczenia:
Zadanie A:
W czasie doświadczenia uczniowie porównują ilość pektyny zawartej w owocu cytryny i w paczce mrożonych drożdży. W ten sposób dowiadują się o różnicach w budowie komórkowej organizmów, które należą do różnych królestw.
- Metody:
- Nauczyciel wstawia alkohol do zamrażalnika na pół godziny przed lekcją.
- Tuż przed lekcją nauczyciel wstawia szklanki do lodówki.
- Uczniowie dzielą się na zespoły.
- Każdy zespół kroi cytrynę na niewielkie kawałki (uwaga: kroimy również skórkę, w niej znajduje się najwięcej pektyny).
- Wrzuca owoc i drożdże do dwóch oddzielnych pojemników.
- Dolewa pół szklanki wody.
- Dokładnie mieli za pomocą blendera.
- Papkę z obu pojemników przesącza przez filtr do kawy.
- Uzyskany przesącz zlewa do zimnych, podpisanych szklanek.
- Nauczyciel delikatnie wlewa alkohol do szklanek.
- W przesączu z cytryną na granicy wytworzonych faz pojawi się galaretowata substancja, którą uczniowie mogą zebrać, nawijając powoli na drewnianą bagietkę.
Uwaga! Doświadczenie należy przeprowadzać bardzo powoli, delikatnie dolewając alkohol do filtratu tak, aby możliwe było utworzenie dwóch faz.
- Proponowany sposób opracowania wyników:
Przeprowadzane doświadczenie ma w dużej mierze charakter obserwacji. W warunkach szkolnych uczniowie nie są w stanie dokładnie zmierzyć ilości pektyny wyizolowanej z cytryny i drożdży. Mogą jedynie subiektywnie ocenić, w której z badanych prób wydajność izolacji była większa. Ponieważ ściany komórkowe drożdży nie zawierają pektyny, obserwacja nie powinna nastręczać żadnych trudności. Spostrzeżenia i wnioski zapisują w zeszycie.
- Proponowane modyfikacje doświadczenia:
W ramach modyfikacji eksperymentu uczniowie mogą sprawdzać, czy temperatura alkoholu wpływa na wydajność izolacji pektyny.
Uwaga: W materiałach do pobrania załączono materiał dodatkowy (dotyczący m. in. komórek roślinnych i zwierzęcych), 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.
- II Budowa i funkcjonowanie komórki:
- 3 Układ pokarmowy i odżywianie się: 3) Uczeń porównuje budowę komórki roślin i grzybów.
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
- Woese, C.R., Kandler, O. & Wheelis, M.L. Towards a natural system of organisms: proposal for the domains Archaea, Bacteria, and Eucarya. „Proceedings of the National Academy of Science”. 87, s. 4576-4579, 1990
- Związki pektynowe; http://www.nutrivitality.pl/owoce-warzywa-i-ich-przetwory/sklad-chemiczny-warzyw-i-owocow/zwiazki-pektynowe.html
