Vsebina PRIMER LETNE UČNE PRIPRAVE
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5
1 RAZISKOVANJE IN POSKUSI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
Raziskuj kot znanstvenik – poenostavljen primer znanstvenega raziskovanja . . . 26
2 BIOLOŠKO ZNANJE V VSAKDANJEM ŽIVLJENJU . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
Si to, kar ješ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
3 ŽIVI SISTEMI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
Nivoji organizacije življenja na Zemlji
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
38
4 DEDOVANJE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
Zgradba celice
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Izdelaj model kromosoma
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
44 47
Razmnoževanje celic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 Gojenje malih trolov . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 Razišči dedne lastnosti . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 Spolno vezano dedovanje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 Iskanje izgubljene osebe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 Postani genetski svetovalec . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
5 BIOTEHNOLOGIJA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
70
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
74
Kako bi vzgojili bakterije za najboljše kislo mleko Bakterije, naše sostanovalke
3
6 EVOLUCIJA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
Naravni izbor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78 Mutacije . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 Vpliv okolja na preživetje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84 Prilagoditve na ekološke razmere . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
7 BIOTSKA RAZNOLIKOST . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
Razvojno drevo in razvrščanje organizmov. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 Razvrščanje organizmov s pomočjo dihotomnega določevalnega ključa . . . . . . . . . . . 98 Razišči biotsko pestrost. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102 Biomi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108 (Ne)zaščiten kot medved - ali res? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
4
6 kemija
Uvajanje: 0,5 ure Obravnava nove snovi: 1,5 ure Ponavljanje in utrjevanje: 1 ura Preverjanje in ocenjevanje: /
september – oktober 3 ure
oktober – december 19 ur
januar – februar 7 ur
februar – marec 15 ur
april – junij 15 ur
ŽIVI SISTEMI
DEDOVANJE
BIOTEHNOLOGIJA
EVOLUCIJA
BIOTSKA RAZNOLIKOST (razvrščanje organizmov, biomi in biosfera, vpliv človeka na naravo in okolje)
geografija kemija tuj jezik slovenščina
geografija
Uvajanje: 0,5 ure Obravnava nove snovi: 11,5 ur Ponavljanje in utrjevanje: 1 ura Preverjanje in ocenjevanje: 2 uri
Uvajanje: 0,5 ure Obravnava nove snovi: 11,5 ur Ponavljanje in utrjevanje: 1 ura Preverjanje in ocenjevanje: 2 uri
slovenščina gospodinjstvo kemija zgodovina okoljska vzgoja
Uvajanje: 0,5 ure Obravnava nove snovi: 5,5 ur Ponavljanje in utrjevanje: 1 ura Preverjanje in ocenjevanje: /
zgodovina
družboslovje gospodinjstvo
Uvajanje: 0,5 ure Obravnava nove snovi: 0,5 ure Ponavljanje in utrjevanje: 1 ura Preverjanje in ocenjevanje: /
september 2 uri
BIOLOŠKO ZNANJE V VSAKDANJEM ŽIVLJENJU
Uvajanje: 1 ura Obravnava nove snovi: 14 ur Ponavljanje in utrjevanje: 2 uri Preverjanje in ocenjevanje: 2 uri
športna vzgoja
Uvajanje: 1 ura Obravnava nove snovi: 1,5 ure Ponavljanje in utrjevanje: 0,5 ure Preverjanje in ocenjevanje: /
september 3 ure
MEDPREDMETNA POVEZAVA
UVOD RAZISKOVANJE IN POSKUSI
STRUKTURA POUKA
ČAS
VSEBINSKI SKLOP
Laborant: ‒ Razišči biotsko pestrost (delo na terenu) ‒ Biomi – model ekosistema* ‒ (Ne)zaščiten kot medved – ali res? (igra vlog)
konca šol. leta)
Laborant:
‒ Naravni izbor ‒ Vplivi okolja na preživetje ‒ Prilagoditve na ekološke razmere ‒ Priprava modela ekosistema (*pomoč učencem pri vzdrževanju in opazovanju do
Laborant: ‒ Kako bi vzgojili bakterije za najboljše kislo mleko
Laborant: ‒ Zgradba celice (igra vlog) ‒ Opazovanje obarvanih kromosomov ‒ Izdelaj model kromosoma ‒ Gojenje malih trolov ‒ Spolno vezano dedovanje
Laborant: ‒ Raziskuj kot znanstvenik
OPOMBE
1 RAZISKOVANJE IN POSKUSI
25
Operativni cilji
Raziskuj kot znanstvenik − poenostavljen primer znanstvenega raziskovanja Učenci: E1−1 spoznajo, da je biološko znanje temelj za medicino, veterino, farmacijo itd., E1−2 na podlagi primerov razvijajo razumevanje o interdisciplinarnosti, F1 samostojno postavljajo raziskovalna vprašanja in načrtujejo raziskave, F2 znajo ovrednotiti natančnost meritev in ponovljivost poskusa, F3 razlikujejo med spremenljivimi in kontroliranimi parametri pri poskusu, F4 znajo izdelati ustrezen graf za prikaz podatkov in razviti kvantitativne trditve o odnosih med spremenljivkami. »Slišim in pozabim. Vidim in si zapomnim. Naredim in razumem.« (Konfucij)
26
KAJ RAZISKOVATI? Znanost zajema postavljanje vprašanj in iskanje odgovorov na podlagi natančnih opazovanj, meritev in znanstvenih poskusov, ki morajo biti ponovljivi ter preverljivi z nadaljnjimi poskusi in opazovanji. Odgovori na zastavljena znanstvena vprašanja vodijo k novim vprašanjem. Tako se pot iskanja odgovorov za znanstvenika nikoli ne konča. Ves čas postavlja nove hipoteze, ki jih lahko z gotovostjo zavrne, potrdi pa le njeno verjetnost. Znanstvenik se mora zavedati, da kljub potrditvi hipoteze lahko kasnejša dognanja verjetnost hipoteze močno zamajejo. Učitelj lahko izpelje kateri koli drug primer raziskovanja in ga poveže z obravnavano snovjo. Pogosto poskusi, povezani z živimi sistemi, trajajo daljši čas, zato je pomembno, da jih pravočasno načrtujemo in začnemo z njihovim izvajanjem. V raziskavo lahko vključimo tudi žive organizme, seveda ob upoštevanju etičnih načel in zakonodaje. Nekaj preprostih poskusov lahko tako opravimo npr. z gojenjem solinskih rakcev, vodnih bolh ali nekaterih drugih nevretenčarjev. V primeru izvajanja anket ali poskusov z ljudmi se izogibajmo temam, ki bi lahko stigmatizirale posameznega učenca, npr. zaradi telesne mase, telesne višine, barve las ali kože (v primerjavi z njegovimi družinskimi člani, s katerimi morda ni v neposrednem sorodu in je morda posvojen …). Učenci lahko raziskujejo npr. vrsto obutve, s katero so prišli v šolo, velikosti stopal, barvo oči, barvo las, razpon rok, kateri šport jim je všeč, v koliko jezikih znajo prešteti do deset, katero zvrst glasbe najraje poslušajo … Delitev v skupine po spolu načeloma ni moteča.
Poenostavljen primer znanstvenega raziskovanja Raziskovalno vprašanje: Kako telesna pripravljenost (kondicija) devetošolcev vpliva na frekvenco dihanja (število vdihov v eni minuti) med telesno vadbo?
Namen raziskovanja: spoznati (ponoviti) potek znanstvene raziskave Hipoteza: Med telesno vadbo se učencem devetega razreda osnovne šole s slabšo kondicijo frekvenca dihanja bistveno bolj poveča kot pri treniranih osebah.
Načrt raziskovanja Pripomočki: ura ali štoparica, preglednica za beleženje v DZ, pisalo Predmet opazovanja/vzorec: vsi učenci 9. razreda Učence devetega razreda razvrstimo v dve skupini: skupina A: osebe, ki obiskujejo treninge najmanj dvakrat tedensko skupina B: osebe, ki telovadijo le med poukom športne vzgoje
Metode dela: merjenje frekvence dihanja, izdelava in razlaga grafikona
27
Potek poskusa: Učenci obeh skupin mirujejo in preštejejo število vdihov v eni minuti; tako ugotovijo frekvenco dihanja v mirovanju. V nadaljevanju učenci obeh skupin istočasno naredijo 20 počepov in nato ponovno preštejejo število vdihov v eni minuti. Rezultate vsakega učenca zapišemo v preglednico. Izračunamo povprečno vrednost frekvence dihanja učencev posameznih skupin in narišemo grafikone.
Rezultati Primer preglednice Skupina
Učenec
A
1.
Št. vdihov v 1 min. v mirovanju (pred vadbo)
Št. vdihov v 1 min. po 20 počepih
Povprečno št. vdihov v 1 min. pred vadbo
Povprečno št. vdihov v 1 min. po 20 počepih
Povprečno št. vdihov v 1 min. pred vadbo (skupaj)
Povprečno št. vdihov v 1 min. po 20 počepih (skupaj)
2. 3.
B
1. 2. 3.
Primer grafa: Povprečna frekvenca dihanja posameznih učencev pred in po vadbi.
30
20 A 10
0
28
B
Povprečno število vdihov v 1 min. pred vadbo
Povprečno število vdihov v 1 min. po 20 počepih
Ugotovitve Učenci ubesedijo in zapišejo svoje ugotovitve. • Frekvenca dihanja se je povečala pri vseh učencih, najmanj pa pri učencih, ki redno obiskujejo treninge. • Frekvenca dihanja se je pri učencih s slabšo kondicijo hitreje povečevala kot pri treniranih učencih. • Razlike v frekvenci dihanja se opazijo ne samo med učenci različnih skupin, ampak tudi med učenci iste skupine. Zapišejo, ali so s poskusom potrdili ali ovrgli verjetnost svoje hipoteze.
Metodično-didaktični nasveti Pri raziskovanju (ko načrtujemo poskus) določimo spremenljivke, to je faktorje/dejavnike, ki se lahko med poskusom spremenijo. Pogoste spremenljivke so npr. čas, temperatura, svetloba, masa, volumen, število, prisotnost/odsotnost nekaterih snovi ipd. Dejavnik, ki ga v poskusih namenoma spreminjamo, se imenuje neodvisna spremenljivka. V poskusu opazujemo izbrani dejavnik, ki se lahko spremeni glede na neodvisno spremenljivko. Opazovani dejavnik imenujemo odvisna spremenljivka. Ker mora biti poskus kontroliran, moramo določiti tudi kontrolne spremenljivke. To so dejavniki, ki se med poskusom ne smejo spreminjati, s čimer poskrbimo, da so spremembe odvisne spremenljivke, ki jih pri poskusu opazimo, posledica sprememb le neodvisne spremenljivke (da na spremembe odvisne spremenljivke vpliva le spreminjanje neodvisne spremenljivke). V primeru, da opazujemo frekvenco dihanja v odvisnosti od intenzivnosti vadbe, je intenzivnost vadbe neodvisna spremenljivka (pri poskusu jo spreminjamo), frekvenca dihanja pa odvisna spremenljivka (pri poskusu jo opazujemo). Neodvisno spremenljivko na grafu prikažemo na osi x, odvisno pa na osi y. Učenci lahko narišejo različne grafikone (npr. število vdihov v 1 minuti posameznih učencev ali povprečno št. vdihov v 1 minuti pred in po vadbi). Sledi lahko diskusija o najprimernejši obliki grafikona in o tem, katere podatke je smiselno prikazati v obliki grafikona. Večji vzorec lahko dobimo tako, da vključimo večje število učencev, npr. združimo podatke različnih razredov. Počepe lahko ponovijo tudi isti učenci, vendar je treba upoštevati, ali so pred novo serijo počepov spočiti ali še vedno zadihani. To, koliko časa mora vmes preteči, da se frekvenca dihanja vrne v prvotno stanje, pa je lahko nov izziv in novo raziskovalno vprašanje. Večji ko je vzorec opazovanja, z večjo verjetnostjo lahko hipotezo potrdimo ali ovržemo. Zgoraj predstavljeni primer raziskovanja je zelo poenostavljen. Znanstveniki pogosto na začetku svoje raziskave naredijo najprej t. i. preliminarne (predhodne) poskuse na manjšem številu osebkov in glede na te rezultate po potrebi preoblikujejo ali dopolnijo hipotezo ter načrtujejo nove poskuse na čim večjem številu osebkov (npr. anketne vprašalnike pogosto predhodno preverijo v pilotni raziskavi). Tako bi lahko zgornji poskus označili kot preliminarni poskus za nadaljnje raziskave. Te bi zajele na primer vse učence vaše šole ter učence drugih osnovnih šol, morda tudi osebe drugih starostnih skupin, vključile še druge oblike telesne vadbe itd. Učenci lahko napišejo poročilo o opravljeni vaji, v katerem opišejo problem, ki ga rešujemo, hipotezo, opis metod dela, rezultate (predstavljene v obliki preglednice in grafično), razpravo (diskusijo), razlago rezultatov ter zaključek, v katerem ocenimo veljavnost naše hipoteze. Izsledke svojih raziskav lahko znanstveniki objavijo v strokovnih revijah in/ali jih predstavijo na znanstvenih srečanjih, zato lahko učenci napišejo članek za šolski časopis ali pripravijo predstavitev za svoje sošolce.
29
Znanstveni poskus mora biti ponovljiv (to pomeni, da ga lahko kasneje kdor koli ponovi) in izveden v kontroliranih pogojih. Vsak znanstveni poskus vsebuje tudi kontrolne skupine. Predhodni poskusi nam lahko med drugim pokažejo, da nismo upoštevali vseh spremenljivk, ki bi lahko vplivale na rezultat poskusa. Pri poskusu smo namreč upoštevali le enako starost, isti čas, isti prostor, enako izvedbo in merili spremembo frekvence dihanja, zanemarili pa smo druge vplive na frekvenco dihanja (npr. razpoloženje, zdravstveno stanje), kar je razvidno v razlikah v frekvenci dihanja znotraj posamezne skupine. Prevelike razlike v rezultatih posameznih oseb nas opozarjajo na potrebo po bolj kontroliranih poskusih, kar pa v bioloških sistemih ni ravno enostavno (npr. težko določimo kvaliteto zdravstvenega stanja posameznika, njegovo razpoloženje, ki ponavadi niha itd.). Zato je potrebno vse rezultate, ki jih s poskusi dobimo, kritično analizirati. V popolnoma kontroliranih pogojih znanstveniki nadzirajo raziskovano okolje tako, da so vse spremenljivke, ki lahko vplivajo na poskus, konstantne, le tista, ki jo proučujemo, je spremenljiva. Tako bi morali iz okolja izločiti vse spremenljive parametre razen enega, kar pa je v naravi nemogoče. Namesto izločanja spremenljivih parametrov znanstveniki »kontrolirajo« neželene parametre tako, da preverijo njihov vpliv na rezultat poskusa s pomočjo kontrolnih skupin (kontrol). Za bolj zanesljive ugotovitve je potrebno opraviti več ponovitev poskusa. Iz enega poskusa navadno ne moremo potegniti dovolj zanesljivih ugotovitev/zaključkov. Za večjo zanesljivost je potrebno poskus pri enakih pogojih ponoviti vsaj trikrat. H kvaliteti poskusov pripomore tudi natančnost meritev. Če na primer pri štetju vdihov na minuto uporabljamo natančno štoparico, so rezultati veliko bolj zanesljivi, kot če bi čas oziroma sekunde šteli sami, brez štoparice. Tako je zelo pomembno, da znanstvenik za merjenje in opazovanje izbere dovolj natančna orodja, kvalitetne programe … Za vsako aparaturo, ki jo znanstvenik uporablja, mora biti znana natančnost meritev. Poleg vsega lahko pride do napake v merjenju, če človek zavestno vpliva na hitrost dihanja. Zato naj se učenci pri štetju vdihov umirijo in osredotočijo na neko točko ter se prepustijo spontanemu dihanju.
30
31