Wiadomości ogólne
- Czas trwania zajęć: 45 minut
- Podstawowe pojęcia:
- populacja,
- gatunek,
- łańcuch pokarmowy,
- sieć pokarmowa,
- poziom troficzny,
- producent,
- konsument,
- równowaga biocenotyczna.
- Planowane korzyści z gry:
- zobrazowanie sieci pokarmowej.
Doświadczenie
Instrukcja wykonania doświadczenia:
Zadanie A:
Nauczyciel dzieli klasę na zespoły. Każdy zespół otrzymuje zestaw kartek z nazwami organizmów, klej oraz planszę ze strzałkami. Uczniowie mają przykleić odpowiednie kartki na planszy, tak żeby budowały właściwy obraz sieci pokarmowej.
Nazwy organizmów:
- kuna,
- sokół,
- lis,
- sikorka,
- żaba,
- biedronka,
- mszyca,
- gąsienica motyla,
- mysz,
- ślimak,
- rośliny uprawne.
- Uczniowie odpowiadają na pytania:
- Rośliny uprawne zostały spryskane pestycydem zabijającym mszyce. Co stanie się z populacją biedronek? Jaki wpływ powyższa zmiana wywrze na populację łasic?
- Do przepływającej w pobliżu rzeki dostały się toksyczne odpady z farbiarni tkanin. Chemikalia spowodowały całkowite wyginięcie populacji żab. Jak wpłynie to na schemat sieci pokarmowej?
- Czy usunięcie któregoś z konsumentów pierwszego rzędu może spowodować całkowite wyginięcie którejś z populacji konsumentów wyższego rzędu? Co stałoby się, gdyby podobną zmianę wprowadzić w prostym łańcuchu pokarmowym?
Opcjonalnie uczniowie mogą wykonać postery, rysując wizerunki roślin i zwierząt, a następnie naklejając je na kolorową planszę z obrazem pola i pobliskiego lasu.
- Uwagi dla nauczyciela:
Przed rozpoczęciem kolejnych gier warto omówić z uczniami pojecie modelu. Uświadomić im, że prosta symulacja z jednej strony jest w stanie uchwycić pewne prawidłowości, jakie zachodzą w przyrodzie, z drugiej strony często w sposób znaczący upraszcza rzeczywistość. W proponowanych poniżej grach pomijamy sytuację, w której nakładają się na siebie następujące po sobie pokolenia: pokolenie rodziców umiera natychmiast po wydaniu na świat potomstwa. Nie przedyskutujemy też procesu rozmnażania płciowego: zakładamy, że przy nieograniczonych zasobach środowiska jeden osobnik dorosły produkuje dwa organizmy potomne. Uproszczeniu ulega również kwestia nisz ekologicznych: przyjmujemy, że jeden lis zajmuje tyle samo miejsca, co jeden królik oraz ilości materii przekazywanej z jednego ogniwa łańcucha pokarmowego do kolejnego: lis, aby przeżyć i wydać na świat potomstwo, musi zjeść tylko jednego królika. Mimo ograniczeń i uproszczeń modelu, proponowane gry znakomicie ilustrują wzajemną kontrolę liczebności populacji organizmów powiązanych zależnościami pokarmowymi.
Zadanie B:
Gra zakłada symulację liczebności populacji królików i lisów w ekosystemie o ograniczonych zasobach. Uczniowie przed rozpoczęciem gry powinni zastanowić się, w jaki sposób rośnie populacja lisów, kiedy w ekosystemie nie ma żadnych ograniczeń zasobów naturalnych (wykładniczo). Oraz odpowiedzieć na pytanie, czy możliwa jest sytuacja, w której liczebności populacji lisów i królików będą się stale utrzymywały na tym samym poziomie?
- Reguły gry:
Zakładamy, że ekosystem jest w stanie pomieścić w sumie jedenaście lisów i królików. Do tego, żeby lis się rozmnożył, musi zjeść jednego królika. Wtedy wydaje na świat dwa młode lisy, sam zaś umiera. Jeśli nie uda mu się znaleźć królika - umiera, nie wydając na świat potomstwa, a jego miejsce zajmuje królik. Grę zaczynamy w momencie, kiedy w badanym ekosystemie znajduje się jeden lis i dziesięć królików. Uczniowie badają liczebność lisów i królików w kolejnych pokoleniach, a następnie zapisują uzyskane wyniki w postaci wykresu.
- Proponowany sposób opracowania wyników gry:
Liczebność populacji lisów i królików w kolejnych pokoleniach:
- 1 lis, 10 królików,
- 2 lisy, 9 królików,
- 4 lisy, 7 królików,
- 8 lisów, 3 króliki,
- 6 lisów, 5 królików,
- 10 lisów, 1 królik,
- 2 lisy, 9 królików,
- 4 lisy, 7 królików,
- 8 lisów, 3 króliki,
- 6 lisów, 5 królików,
- 10 lisów, 1 królik,
- 2 lisy, 9 królików,
- 4 lisy, 7 królików,
- 8 lisów, 3 króliki.
Na podstawie wykresu uczniowie omawiają proces, w którym populacje zjadających i zjadanych wzajemnie regulują swoją liczebność.
Zadanie C:
- Reguły gry:
Uczniowie otrzymują plansze podzielone na kwadraty. Malinowe pola oznaczają lisy. Pola białe - króliki. Żeby przeżyć, każdy z lisów musi zjeść jednego królika. Jest to możliwe tylko wtedy, kiedy pole malinowe sąsiaduje jednym bokiem z polem białym. Lis zjada królika, wydaje na świat dwa młode lisy, a sam umiera. Pierwszy z młodych lisów zajmuje pole starego lisa, drugi - pole zjedzonego królika. Z każdym zjedzonym królikiem lis produkuje o jednego potomka więcej.
Jeśli lis nie może znaleźć pożywienia, umiera, a jego pole zajmuje biały królik. Schemat powtarza się w następnej rundzie. Uczniowie zaczynają od planszy z zamalowanymi na malinowo pięcioma polami po lewej stronie. Następnie kolorują kolejne plansze, co daje obraz liczebności populacji lisów i królików w kolejnych latach.
- Proponowany sposób opracowania wyników gry:
Na podstawie wzorów kolejnych tablic uczniowie omawiają proces, w którym populacje zjadających i zjadanych wzajemnie regulują swoją liczebność. Dodatkowo zastanawiają się nad tym, w jaki sposób rozmieszczenie populacji na danym terenie może wpłynąć na zmianę jej liczebności. Opcjonalnie uczniowie mogą przyjąć bardziej skomplikowany rozkład początkowy. Na przykład zacząć od pojedynczego lisa w środku planszy.
Podstawa programowa
- Cele, które zostaną osiągnięte w wyniku przeprowadzenia doświadczenia przez nauczyciela i uczniów pod kierunkiem nauczyciela:
a) wymagania ogólne i szczegółowe
- 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 między organizmem a środowiskiem.
- IV Ekologia: 6) Uczeń wyjaśnia, jak zjadający i zjadani regulują wzajemnie swoją liczebność; 9) opisuje zależności pokarmowe (łańcuchy i sieci pokarmowe) w ekosystemie, rozróżnia producentów, konsumentów i destruentów oraz przedstawia ich rolę w obiegu materii i przepływie energii przez ekosystem.
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
- Beata Sągin, Andrzej Boczarowski, Marian Sęktas „Puls życia 3”podręcznik do biologii dla gimnazjum; wydawnictwo Nowa Era 2010.
- Michelle Nijhuis „Skazane na zagładę”, Świat Nauki 9 (253)
- Begon M., Mortimer M. „Ekologia populacji”, PWRiL 1989
