Metoda projektu w nauczaniu biologii. mgr Barbara Okleja-doradca metodyczny PCDZN w PuÅ‚awach pð Biologia, podobnie jak chemia i fizyka, to nauki oparte na doÅ›wiadczeniach i obserwacjach. pðZ tego też powodu, wÅ›ród ogólnych celów ksztaÅ‚cenia nowej podstawy programowej, zarówno na etapie III, jak i na etapie IV, znalazÅ‚y siÄ™ wymagania dotyczÄ…ce znajomoÅ›ci metodyki badaÅ„ biologicznych. Natomiast na koÅ„cu wymagaÅ„ szczegółowych każdego z etapów zamieszony zostaÅ‚ zestaw zalecanych do wykonania doÅ›wiadczeÅ„ i obserwacji. Lista ta jest zestawem minimum, obejmujÄ…cym najprostsze, najtaÅ„sze i najbardziej reprezentatywne ćwiczenia dla danych treÅ›ci. Można je przeprowadzić przy minimalnym nakÅ‚adzie Å›rodków i z wykorzystaniem podstawowego sprzÄ™tu laboratoryjnego. I tak na zakoÅ„czenie etapu III jest to zaledwie 5 doÅ›wiadczeÅ„: 1 wykazujÄ…ce, że podczas fermentacji drożdże wydzielajÄ… dwutlenek wÄ™gla; 2 sprawdzajÄ…ce wpÅ‚yw wybranego czynnika na proces kieÅ‚kowania nasion; 3 wykazujÄ…ce rolÄ™ skÅ‚adników chemicznych koÅ›ci; 4 sprawdzajÄ…ce gÄ™stość rozmieszczenia receptorów w skórze różnych części ciaÅ‚a; 5 sprawdzajÄ…ce obecność skrobi w produktach spożywczych; 5 obserwacji: 1.Mikroskopowych preparatów trwaÅ‚ych (np. tkanki zwierzÄ™ce, organizmy jednokomórkowe) i Å›wieżych (np. skórka liÅ›cia spichrzowego cebuli, miąższ pomidora, liść moczarki kanadyjskiej, glony, pierwotniaki); 2. Zmian tÄ™tna i ciÅ›nienia krwi podczas spoczynku i wysiÅ‚ku fizycznego; 3.WykazujÄ…cych obecność plamki Å›lepej na siatkówce oka; 4 .W terenie przedstawicieli pospolitych gatunków roÅ›lin i zwierzÄ…t; 5. W terenie liczebnoÅ›ci, rozmieszczenia i zagÄ™szczenia wybranego gatunku roÅ›liny zielnej Na zakoÅ„czenie IV etapu (zakres rozszerzony) sÄ… to tylko 4 doÅ›wiadczenia: 1.Wykrywania cukrów prostych, biaÅ‚ek i tÅ‚uszczów prostych w produktach spożywczych; 2.PokazujÄ…ce aktywność wybranego enzymu (np. katalazy z bulwy ziemniaka, proteinazy z soku kiwi lub ananasa); 3. BadajÄ…ce wpÅ‚yw wybranego czynnika (np. Å›wiatÅ‚a, temperatury) na intensywność fotosyntezy (np. mierzonÄ… wydzielaniem tlenu); 4.PokazujÄ…ce wybranÄ… reakcjÄ™ tropicznÄ… roÅ›lin; 8 obserwacji: żð zjawiska plazmolizy i deplazmolizy (np. w komórkach skórki dolnej liÅ›cia spichrzowego cebuli) " chloroplastów, chromoplastów i ziaren skrobi; żð ruchu cytoplazmy w komórkach roÅ›linnych (np. w komórkach moczarki); żð preparatów Å›wieżych wybranych jednokomórkowych glonów (np. okrzemek, pierwotka) i cudzożywnych protistów (np. pantofelka); " preparatów trwaÅ‚ych analizowanych grup organizmów; " wystÄ™powania porostów w najbliższej okolicy; " zmiennoÅ›ci ciÄ…gÅ‚ej i nieciÄ…gÅ‚ej u wybranego gatunku; " struktury populacji (przestrzennej, wiekowej, wielkoÅ›ci itd.) wybranego gatunku. pðNiezależnie od tematyki doÅ›wiadczenia lub obserwacji, istotÄ… jego realizacji powinno być omówienie z uczniami podstaw metodyki badaÅ„ naukowych, poczÄ…wszy od sformuÅ‚owania problemu badawczego, przez postawienie hipotezy badawczej, planowanie doÅ›wiadczenia lub obserwacji, skoÅ„czywszy na zapisaniu wyników, sformuÅ‚owaniu wniosków i koÅ„cowej weryfikacji hipotezy badawczej. pð Aby proces nauczania przebiegaÅ‚ sprawnie, należy każde doÅ›wiadczenie zaplanować odpowiednio wczeÅ›niej. WiÄ™kszość z nich, o ile to możliwe powinna być przeprowadzona bezpoÅ›rednio podczas zajęć lekcyjnych Jeżeli natomiast sÄ… one wykonywane przez uczniów w domu, to ich wyniki powinny być szczegółowo omówione na odpowiedniej lekcji. 2. FormuÅ‚owanie problemu badawczego pðProblem badawczy powinien być wiÄ™c jasno i prosto sformuÅ‚owany. Najczęściej spotykana forma tego typu pðpytaÅ„ to: Jak coÅ› wpÅ‚ywa na coÅ› ?, Czy coÅ› ma wpÅ‚yw na coÅ› ?, Na czym polega pðwpÅ‚yw czegoÅ› na coÅ› ? 2. Problem badawczy może być przedstawiony w formie zdania twierdzÄ…cego np. Badanie wpÅ‚ywu czegoÅ› na coÅ› . 3. Problem badawczy może być formuÅ‚owany w formie równoważnika zdania oznajmujÄ…cego temat doÅ›wiadczenia: WpÅ‚yw czegoÅ› na coÅ›. PrzykÅ‚ad formuÅ‚owania problemu badawczego pð Na przykÅ‚ad wiemy, że przechowywanie żywnoÅ›ci w niskiej temperaturze spowalnia procesy rozkÅ‚adu, prowadzone przez mikroorganizmy (głównie bakterie i grzyby). pð SkÄ…dinÄ…d wiemy, że procesy rozkÅ‚adu, jak wszystkie inne reakcje zachodzÄ…ce w żywych organizmach, katalizowane sÄ… przez biaÅ‚kowe enzymy. . pðW zależnoÅ›ci od tego, na którym etapie edukacji chcemy wykorzystać takie doÅ›wiadczenie, możemy je pokazać albo omawiajÄ…c znaczenie bakterii (gnilnych) w III etapie, albo wpÅ‚yw temperatury na dziaÅ‚anie enzymów w IV etapie. pðW zależnoÅ›ci od tego, na którym etapie edukacji chcemy wykorzystać takie doÅ›wiadczenie, możemy je pokazać albo omawiajÄ…c znaczenie bakterii (gnilnych) w III etapie, albo wpÅ‚yw temperatury na dziaÅ‚anie enzymów w IV etapie. pð Możemy zatem zadać sobie pytania: pð Czy warunki Å›rodowiska wpÅ‚ywajÄ… na aktywność bakterii/enzymów biorÄ…cych udziaÅ‚ w procesie rozkÅ‚adu? lub bardziej konkretnie, wybierajÄ…c czynnik, jakim jest temperatura: pð Czy temperatura wpÅ‚ywa na aktywność bakterii/enzymów biorÄ…cych udziaÅ‚ w procesie rozkÅ‚adu? lub to samo w innej formie: pð WpÅ‚yw temperatury na aktywność bakterii/enzymów biorÄ…cych udziaÅ‚ w procesie rozkÅ‚adu. pð Badanie wpÅ‚ywu temperatury na aktywność bakterii/enzymów biorÄ…cych udziaÅ‚ w procesie rozkÅ‚adu. pð To sÄ… problemy badawcze, które można sprawdzić doÅ›wiadczalnie. pðZwykle jednak przed przygotowaniem zestawu doÅ›wiadczalnego próbujemy też postawić pðhipotezÄ™ badawczÄ…. 3. FormuÅ‚owanie hipotezy badawczej pð 1. Hipoteza badawcza to naukowo uzasadnione przypuszczenie wyrażane zdaniem oznajmujÄ…cym (nigdy pytaniem!), które jest próbÄ… odpowiedzi na sformuÅ‚owany problem badawczy i wiąże (również pod wzglÄ™dem przyczynowym) obserwowane zjawiska. pð 2. Hipoteza stanowi teoretycznÄ… odpowiedz do postawionego problemu badawczego lub przypuszczalne wyjaÅ›nienie wyników obserwacji i doÅ›wiadczeÅ„. pð 3. Hipoteza jest sprawdzalna, jest spodziewanym wynikiem zaplanowanych badaÅ„. pð 4. Hipoteza musi być trafna (do treÅ›ci problemu, do przedstawionych wyników obserwacji i doÅ›wiadczeÅ„), gdyż tylko wtedy jej weryfikacja bÄ™dzie pomocna w rozwiÄ…zaniu problemu. pð 5. Sprawdzanie wiarygodnoÅ›ci hipotezy to jej weryfikacja. pð 6. Hipoteza uszczegóławia problem badawczy, sprowadzajÄ…c go do poziomu, który da siÄ™ sprawdzić pojedynczym doÅ›wiadczeniem. PrzykÅ‚ad formuÅ‚owania hipotezy badawczej: pðW przypadku dziaÅ‚ania bakterii/enzymów (doÅ›wiadczenie z poprzedniego przykÅ‚adu) możemy postawić hipotezÄ™ na przykÅ‚ad: pðNiska temperatura spowalnia dziaÅ‚anie bakterii/enzymów biorÄ…cych udziaÅ‚ w procesie rozkÅ‚adu, a nastÄ™pnie zaprojektować doÅ›wiadczenie, które jÄ… potwierdzi lub obali. Planowanie doÅ›wiadczenia/zasady PlanujÄ…c przebieg doÅ›wiadczenia, trzeba pamiÄ™tać o kilku podstawowych reguÅ‚ach: Każde doÅ›wiadczenie musi być tak zaprojektowane, żeby dawaÅ‚o jednoznacznÄ… pðodpowiedz na postawione pytanie w problemie badawczym lub jednoznacznie stwierdzaÅ‚o, czy postawiona hipoteza jest prawdziwa, czy faÅ‚szywa. pð2. Należy używać bardzo precyzyjnych sformuÅ‚owaÅ„ tak, aby czytajÄ…c plan doÅ›wiadczenia można byÅ‚o powtórzyć dany eksperyment. Najlepiej jest posÅ‚użyć siÄ™ formÄ… przepisu np. kulinarnego spisanego w punktach, w formie krótkich poleceÅ„. (Niedopuszczalne jest używanie formy zapisu w czasie przeszÅ‚ym sugerujÄ…cej, że doÅ›wiadczenie już siÄ™ odbyÅ‚o). pð3. Dobór materiaÅ‚u badawczego, przyrzÄ…dów i odczynników jest uwarunkowany koniecznoÅ›ciÄ… skonstruowania takich zestawów doÅ›wiadczalnych i kontrolnych, które umożliwiÄ… weryfikacjÄ™ okreÅ›lonej hipotezy. pð4. MateriaÅ‚ badawczy stanowiÄ… zwykle caÅ‚e organizmy, ich części strukturalne lub skÅ‚adniki chemiczne (przy doborze materiaÅ‚u należy pamiÄ™tać o zasadach etycznych). pð 5. Należy okreÅ›lić parametry (czynniki), które bÄ™dÄ… zmieniane w doÅ›wiadczeniu. pð Należy tak zaplanować doÅ›wiadczenie, aby zmieniać tylko jeden parametr, a resztÄ™ warunków doÅ›wiadczenia utrzymywać na staÅ‚ym poziomie. pð (W przykÅ‚adowym doÅ›wiadczeniu dotyczÄ…cym rozkÅ‚adu żywnoÅ›ci/zwiÄ…zków organicznych, jeÅ›li zmieniamy np. temperaturÄ™, to pozostaÅ‚e parametry: pH, oÅ›wietlenie, wilgotność i inne warunki muszÄ… pozostawać bez zmian). pð 6. Należy okreÅ›lić parametry, które bÄ™dÄ… siÄ™ zmieniać wskutek naszych dziaÅ‚aÅ„ (np. w doÅ›wiadczeniu z enzymami szybkość przebiegu reakcji). pð 7. W każdym doÅ›wiadczeniu zawsze musi być uwzglÄ™dniana próba badawcza i próba kontrolna." W próbie kontrolnej wszystkie parametry sÄ… niezmienne. W próbie badawczej wszystkie parametry sÄ… niezmienne za wyjÄ…tkiem parametru,który badamy. pð8. Należy pamiÄ™tać o uwzglÄ™dnieniu (w celu uwiarygodnienia wyników) odpowiedniej powtarzalnoÅ›ci prób (im wiÄ™cej tym lepiej minimum 3) oraz o odpowiedniej liczebnoÅ›ci badanych obiektów (nie powinny to być pojedyncze organizmy, ich części czy skÅ‚adniki). pð 9. Należy siÄ™ zawsze zastanowić, które dane bÄ™dÄ… zbierane, czyli co bÄ™dzie liczone, mierzone, ważone lub co bÄ™dzie obserwowane np. zmiana zabarwienia, stanu skupienia itp. pð W tym celu warto spróbować wyobrazić sobie przebieg doÅ›wiadczenia oraz czas jego trwania. To pomoże zaplanować, jak czÄ™sto bÄ™dÄ… zbierane wyniki i jakich przyrzÄ…dów potrzeba do dokonania prawidÅ‚owych pomiarów. PrzykÅ‚ady: pð" JeÅ›li eksperyment dotyczy np. biodegradacji Å›mieci, to musi potrwać rok. W takim wypadku dane zbieramy co miesiÄ…c. pð" JeÅ›li eksperyment dotyczy tempa dziaÅ‚ania enzymu np. katalazy to potrwa on kilka minut. W takim przypadku trzeba zbierać informacje co pół minuty albo nawet częściej (potrzebny bÄ™dzie zegar, stoper lub minutnik). pð10. Ważny jest także sposób, w jaki bÄ™dÄ… zapisywane wyniki pomiarów, czy obserwacji. pðWarto wczeÅ›niej np. zaprojektować tabelÄ™, ponieważ wyniki przedstawione w tabeli uÅ‚atwiajÄ… przetwarzanie danych (np. rysowanie wykresu) oraz w nastÄ™pnej kolejnoÅ›ci interpretacjÄ™ i wyciÄ…ganie wniosków z przebiegu doÅ›wiadczenia. 5. Czym różni siÄ™ obserwacja od doÅ›wiadczenia? pð Planowanie obserwacji pð Obserwacja polega na dostrzeganiu obiektów przyrodniczych, zjawisk i procesów biologicznych bez ingerencji w to, co jest postrzegane. pð Obserwator nie wywoÅ‚uje okreÅ›lonych zjawisk czy procesów, nie tworzy obiektów obserwacji. Każda skuteczna pð obserwacja jest ukierunkowana, celowa i systematyczna. Jej wyniki (podobnie jak w doÅ›wiadczeniu) powinny być zbierane, rejestrowane i opracowane w sposób umożliwiajÄ…cy syntezÄ™ i tworzenie uogólnieÅ„. pð W planowaniu każdej obserwacji można wyróżnić pewne etapy/reguÅ‚y, które zastosowane w ustalonej kolejnoÅ›ci decydujÄ… o jej prawidÅ‚owym przebiegu. pð 1. Ustalenie celu obserwacji (ukierunkowanie) okreÅ›lenie, po co jÄ… prowadzimy ,czego chcemy siÄ™ dziÄ™ki niej dowiedzieć (w zadaniach egzaminacyjnych wynika to z podanej treÅ›ci hipotezy, która jest weryfikowana obserwacjÄ… lub z problemu, jaki jest do rozwiÄ…zania). pð 2. Ustalenie przedmiotu obserwacji okreÅ›lenie, co dokÅ‚adnie bÄ™dzie obserwowane (np. jakie obiekty, zjawiska przyrodnicze lub procesy biologiczne). pð 3. OkreÅ›lenie sposobu prowadzenia obserwacji okreÅ›lenie, czy obserwacja bÄ™dzie makroskopowa czy mikroskopowa, jakie bÄ™dÄ… niezbÄ™dne przyrzÄ…dy wspomagajÄ…ce, w jakim czasie i z jakÄ… czÄ™stotliwoÅ›ciÄ… bÄ™dÄ… prowadzone obserwacje, jakie bÄ™dÄ… dodatkowe pomiary (w zadaniach egzaminacyjnych jest to wszystko najczęściej podane). pð 4. Ustalenie sposobu rejestracji, a nastÄ™pnie opracowania wyników obserwacji (czyli, które parametry, za pomocÄ… jakich przyrzÄ…dów i w jakim czasie bÄ™dÄ… rejestrowane oraz w jakiej formie np. graficznej mogÄ… być przedstawione wyniki). pð 5. SformuÅ‚owanie wniosków i ocena prawdziwoÅ›ci postawionej przed obserwacjÄ… hipotezy powinny być przeprowadzone wedÅ‚ug tych samych zasad, jak w przypadku doÅ›wiadczenia. PrzykÅ‚ad: Zaplanowanie przebiegu obserwacji (na podstawie zadania egzaminacyjnego egzamin maturalny 2006). pðWpÅ‚yw wysiÅ‚ku fizycznego na pracÄ™ ukÅ‚adu oddechowego można zaobserwować podczas lekcji wychowania fizycznego, kiedy uczniowie biegnÄ… na 60 m. pðZaplanuj obserwacjÄ™ wpÅ‚ywu wysiÅ‚ku fizycznego na ukÅ‚ad oddechowy, podajÄ…c parametr ,który bÄ™dzie obserwowany i sposób przeprowadzenia obserwacji. Plan obserwacji: pð Przed rozpoczÄ™ciem biegu należy zmierzyć liczbÄ™ oddechów na minutÄ™ u danej osoby. NastÄ™pnie osoba ta biegnie 60 m. Od razu po ukoÅ„czeniu przez niÄ… biegu mierzymy ponownie ilość oddechów na minutÄ™, obserwujÄ…c ruch klatki piersiowej i mierzÄ…c czas za pomocÄ… stopera lub zegarka. Dodatkowo mierzymy jeszcze raz ilość oddechów na minutÄ™ po pewnym czasie (w odpoczynku) od wykonania biegu. pðPlanujÄ…c obserwacjÄ™ należy pamiÄ™tać o zasadach, które okreÅ›lajÄ… jej prawidÅ‚owy przebieg. Należy też przeanalizować informacje wstÄ™pne, z których wynika, że obserwacja powinna dotyczyć wpÅ‚ywu wysiÅ‚ku fizycznego na ukÅ‚ad oddechowy z wykorzystaniem grupy biegajÄ…cych osób. pð Jeżeli obserwowana powinna być praca ukÅ‚adu oddechowego to jedynym parametrem z nim zwiÄ…zanym jest czÄ™stotliwość, z jakÄ… można oddychać (= liczba oddechów mierzona na minutÄ™). Bieganie zwiÄ…zane jest z intensywnym wysiÅ‚kiem fizycznym, a wiÄ™c wystarczy porównać czÄ™stotliwość oddychania, co najmniej jednej osoby (lub wiÄ™kszej ich liczby = próby badawcze) przed biegiem (w spoczynku) i bezpoÅ›rednio pð po biegu (po wysiÅ‚ku). SkÄ…d brać przykÅ‚ady różnych doÅ›wiadczeÅ„ i obserwacji? pð Na obu etapach ksztaÅ‚cenia oprócz zalecanych doÅ›wiadczeÅ„ i obserwacji można też wykorzystać inne pomysÅ‚y na doÅ›wiadczenia w ramach wÅ‚asnych możliwoÅ›ci i Å›rodków w tym wypadku zasada im wiÄ™cej tym lepiej znajduje peÅ‚ne zastosowanie. Takie ponadprogramowe doÅ›wiadczenia i obserwacje mogÄ… stanowić doskonaÅ‚Ä… ilustracjÄ™ omawianych zagadnieÅ„ np. budowy chemicznej lub komórkowej organizmów, ekologii czy fizjologii roÅ›lin lub zwierzÄ…t. SkÄ…d czerpać pomysÅ‚y? pð PodstawowÄ… wiedzÄ™ powinny dostarczyć podrÄ™czniki szkolne i literatura uzupeÅ‚niajÄ…ca. Natomiast głównym materiaÅ‚em ćwiczeniowym mogÄ… być w pierwszej kolejnoÅ›ci autentyczne arkusze egzaminacyjne (wraz z rozwiÄ…zaniami) zamieszczone na stronach www Centralnej Komisji Egzaminacyjnej, a dopiero potem inne dostÄ™pne publikacje. pð Szczególnie mÅ‚odzi stażem nauczyciele mogÄ… mieć poczÄ…tkowo kÅ‚opoty z opracowaniem wÅ‚asnych pomysłów na doÅ›wiadczenia i obserwacje w taki sposób, aby stanowiÅ‚y ciekawe uzupeÅ‚nienie prowadzonych lekcji. NiebagatelnÄ… rolÄ™ bÄ™dÄ… też odgrywać indywidualne zainteresowania i wyposażenie pracowni biologicznej. Można jednak przypuszczać, że pomocÄ… w tym wzglÄ™dzie bÄ™dÄ… sÅ‚użyć materiaÅ‚y edukacyjne stanowiÄ…ce czÄ™sto uzupeÅ‚nienie podrÄ™czników. pðPamiÄ™tajmy jednak, że najistotniejsza jest nie liczba doÅ›wiadczeÅ„ ale sposób ich przygotowania, a nastÄ™pnie wykonania i omówienia z uczniami. Każdy z uczniów powinien mieć też szansÄ™ samodzielnego wykonania przynajmniej jednego doÅ›wiadczenia i to w taki sposób, aby rozumiaÅ‚ i umiaÅ‚ wyjaÅ›nić każdy kolejno wykonywany etap. pð Literatura pð JagieÅ‚Å‚o M. (oprac), Raport z egzaminu maturalnego. Sesja wiosenna 2005. Biologia, OKE Kraków 2005. pð 2.JagieÅ‚Å‚o M., Sposób na maturÄ™. Biologia, Wydawnictwo Szkolne Omega, Kraków 2008. pð 3. Spalik K., JagieÅ‚Å‚o M., Skirmuntt G., Kofta W., Podstawa programowa z komentarzami. pð Tom 5. Komentarz do podstawy programowej przedmiotu Biologia, MEN, Warszawa 2008 pð JagieÅ‚Å‚o M.- DLACZEGO DOÅšWIADCZENIA NA LEKCJACH BIOLOGII S TAKIE WAÅ»NE?