projekty badawcze 2018/2019 - kopernik.org.pl · elektryczność słabiej niż metale, ... ięc...
TRANSCRIPT
Projekty badawcze 2018/2019
Potrzebujemy uczniów aktywnych, od wczesnych lat uczących się
samodzielnie poszukiwać, po części dzięki spontanicznej aktywności
własnej, po części dzięki temu co im oferujemy, takich, którzy wcześnie
nauczą się mówić co jest sprawdzalne, a co po prostu pomysłem jaki
przyszedł im do głowy.
Jean Piaget
Czego Jan może nauczyć się od Jasia czyli o korzyściach
ze współpracy w ramach projektów badawczych
Drodzy Pedagodzy, przypomnijcie sobie sytuacje z dzieciństwa,
w których z prawdziwą przyjemnością czegoś się uczyliście? Kiedy
to było? W jakich warunkach? W jakim środowisku? Co pamiętacie
wyraźniej – sam proces uczenia się czy poznawane treści? Co było
szczególnego w tamtych sytuacjach, że do dziś wspominacie je
jako przyjemne? Czy warto zadać sobie takie pytania i poświęcić
chwilę na refleksję i szczerą odpowiedź? Z perspektywy nauczycielki
z 32-letnim stażem, która przeżyła już kilka systemowych reform
w oświacie mogę z całą pewnością powiedzieć – warto!
Po pierwsze, odwołanie się do własnego doświadczenia – do tego
co mnie dorosłą dziś motywuje, a co motywowało kiedyś, gdy byłam
w wieku szkolnym – bardzo wzbogaca. Pomaga zmienić perspektywę
i spojrzeć na szkołę oczami dziecka. Po drugie, tak naprawdę jedynym,
o co warto zabiegać, pracując w szkole, jest rozwój ucznia. Warto
jak najdłużej utrzymywać jego naturalną ciekawość świata i ludzi;
warto wbrew wszystkim pesymistom i ignorantom tworzyć w szkole
środowisko psychospołeczne sprzyjające uczeniu się. To uczniowie
mają doświadczać, przeżywać, działać, zadawać pytania. Jeśli na
zajęciach panuje przyjazna atmosfera, której nie towarzyszy lęk
związany z nieustannym ocenianiem – wtedy dziecko uruchamia
cały potencjał poznawczy. Gdy coś nas zaciekawi, rzeczywistość
szkolna staje się barwna i dynamiczna. Emocje są konieczne do
wyzwolenia neuroprzekaźników sprzyjających uczeniu się.
Ciekawość, emocje, bezpieczeństwo, poczucie, że mamy wpływ
na to, co robimy są niezbędne zarówno, kiedy uczy się Jaś, jak i Jan.
Dlatego nowoczesna pedagogika kładzie akcent na metody, które
angażują uczniów. Zwłaszcza takie, które zwiększają samodzielność
ucznia w planowaniu i organizowaniu własnej pracy. Jednocześnie
dowodzi, że uczenie się jest procesem społecznym.
Realizacja projektów badawczych jest zatem doskonałą okazją,
aby promować współpracę uczniowską zamiast rywalizacji; aby
zapewniać uczniom warunki do twórczego działania; aby dać im
sposobność doskonalenia kluczowych umiejętności – stawiania
pytań i hipotez, wnioskowania, uogólniania... Ważniejsze niż
zapamiętywanie podręcznikowych informacji jest stawianie pytań
w realnych sytuacjach, a następnie poszukiwanie odpowiedzi.
Zarówno społeczna, jak i edukacyjna wartość metody badawczej
w nauczaniu jest nie do przecenienia.
Projekt Szkoła bliżej nauki ma wesprzeć nauczycieli w tworzeniu
atrakcyjnych zajęć, którym towarzyszy przyjazna atmosfera.
W drugim roku projektu będzie współpracować z Wami czworo
naukowców – zaangażowanych w popularyzowanie nauki,
prowadzących zajęcia z młodzieżą szkolną, otwartych na kontakt
ze środowiskiem pedagogicznym. Wspólnie z nimi i Waszymi
uczniami zrealizujecie cztery różne projekty badawcze, będące
elementem większych badań naukowych.
Niezwykle wartościowy dydaktycznie jest fakt, że uczniowie
doświadczą wszystkich etapów realizacji projektu we własnych
szkołach – nie na wycieczkach placówek badawczych. Mają
możliwość rzeczywistego kontaktu z nauką, są włączeni w cały
proces i nie pozostają jedynie biernymi obserwatorami pokazu.
Mogą zapytać naukowca nie tylko o rzeczy związane z projektem,
ale także wypytać go o jego codzienną pracę. To od uczniów zależy
w dużej mierze powodzenie przedsięwzięcia, co daje im poczucie
sprawstwa – a to wyzwala wewnętrzną motywację, tak potrzebną
do działania.
Tematyka projektów badawczych nawiązuje do problemów
aktualnych, rzeczywistych i bliskich życia codziennego: ginące
na całym świecie pszczoły oznaczają mniejsze plony, a to prowadzi
do podniesienia cen jedzenia; korozja jest przyczyną wielu katastrof
budowlanych; radon wdychamy każdego dnia i nie unikniemy
promieniowania; zrozumienie zmian w zachowaniu pojedynczych
rozwielitek to także zrozumienie różnorodności naszych potrzeb.
To urealnia zadania stawiane przed uczniami. A jednocześnie
realizacja każdego z czterech projektów wpisuje się w treści i cele
podstawy programowej kształcenia ogólnego. Nauczyciel ma
możliwość włączenia projektu badawczego do planu pracy z daną
klasą, a zakres treści pozwala na interdyscyplinarne podejście
do problemu. Możliwa i pożądana jest współpraca nauczycieli
przedmiotów przyrodniczych, matematyki oraz informatyki.
Praca z naukowcem to kolejny zaplanowany w projekcie Szkoła
bliżej nauki etap. Przygotowaniem do niego były warsztaty i wizyty
w Centrum Nauki Kopernik. Przez cały czas wsparciem dla Was
są naukowcy, eksperci i opiekunowie. Służą radą, konsultacjami,
dodatkowymi spotkaniami, a kiedy będziecie tego potrzebować
– pomogą w rozwiązywaniu konkretnych problemów.
Warto pamiętać, że w każdej szkole działa zespół dydaktyczny.
To współpracujący ze są nauczyciele oraz dyrektor, bardzo ważny
w całym procesie. To on od początku do końca wspiera swoich
nauczycieli, dba o dobrą atmosferę pracy, motywuje swój zespół.
Zaspokaja także potrzeby nauczycieli w zakresie czasu i organizacji
pracy tak, aby uczniowie mogli bez przeszkód realizować badania.
Wierzymy, że realizacja projektów badawczych przyniesie ogrom
satysfakcji nie tylko uczniom i nauczycielom, ale też dyrektorom
szkół. To doskonała okazja do efektywnego rozwoju placówki
i wkład w przygotowanie młodych ludzi do dorosłego życia.
dr Joanna Alicja Stocka
Projekty badawcze – start!
W każdej szkole biorącej udział w projekcie Szkoła bliżej nauki
nauczyciele z uczniami zrealizują jeden z proponowanych projektów
badawczych. W tym celu będą współpracować z naukowcami,
którzy pewien element swoich badań chcą oddać w ręce uczniów.
Grupy uczniów i nauczycieli zaplanują prace i rozdzielą zadania,
ustalą sposób zbierania danych. Każdy z zespołów przeprowadzi
analizę zebranych danych, opracuje wnioski z badań i przygotuje
prezentację dotyczącą całego procesu realizacji projektu
badawczego w szkole.
Proponowane projekty badawcze są różnorodne i dotyczą różnych
dziedzin nauki: chemii, fizyki i biologii, a ich realizacja wymaga
niekiedy użycia narzędzi cyfrowych i matematyczno-informatycznych,
a co za tym idzie – aktywnego uczestnictwa i współpracy między
nauczycielami różnych przedmiotów.
Naukowcy i projekty badawcze:
Magdalena Osial – chemik. Projekt Koroduj obejmuje badanie
wpływu czynników zewnętrznych na wytrzymałość metali oraz
wpływ produktów korozji na wzrost roślin.
Dariusz Aksamit – fizyk medyczny. Projekt Radon – zmierz to jest
poświęcony naturalnej promieniotwórczości. Głównym zadaniem
będzie zbudowanie układu do odczytu detektorów radonu
i wykonanie pomiarów w domu, szkole i okolicy.
Barbara Pietrzak – ekolog, biolog ewolucyjny. Projekt pod nazwą
Środowisko czyni zwierzę to próba odpowiedzi na pytanie,
w jaki sposób środowisko, np. obecność drapieżników, kształtuje
zachowania rozwielitek (Daphnia).
Marcin Grabowski – entomolog (specjalista od owadów). Projekt M3
dla pszczoły poświęcony jest owadom i testowaniu różnych rodzajów
domków dla owadów pod kątem zasiedlania ich przez zapylacze.
Koroduj
Magdalena Osial
Wydział Chemii, Uniwersytet Warszawski
Z zawodu jestem chemikiem, z wyboru naukowcem, a z pasji
popularyzatorem nauki. Udzielam się w różnych przedsięwzięciach
mających na celu zainteresowanie dzieci i młodzież przedmiotami
ścisłymi oraz przyszłą karierą naukowca. Przemierzając najdalsze
zakątki kraju, bezustannie prowadzę warsztaty naukowe w ramach
projektu Manufaktura Naukowców. Jestem pozytywnie zakręcona
na punkcie nauki, swoim podejściem zarażam najmłodszych pasją
do odkrywania tajemnic świata i zgłębiania wiedzy. W wolnej chwili
rysuję, majsterkuję i uczę się – od gry na pianinie po haft. Mam duszę
włóczykija i nonkonformisty, a każdy dzień jest dla mnie nowym
wyzwaniem. Ciekawość świata nie pozwala mi usiedzieć w miejscu.
Koroduj
Projekt zalecany dla uczniów z klas VII i VIII (klas gimnazjalnych)
Projekt można zrealizować w ciągu 4 miesięcy,
większość działań w budynku szkoły.
Projekt dotyczy korozji – obejmie badanie wpływu czynników
zewnętrznych na wytrzymałość metali oraz wpływ produktów
korozji na wzrost roślin.
Moje badania
Na co dzień wytwarzam i badam nanomateriały1, czyli materiały
w rozmiarze od 1 do 100 miliardowych części metra. Materiały
o tak małym rozmiarze mają inne właściwości fizykochemiczne
niż te o dużych rozmiarach, np. 1 m–0.1 µm. Dzięki swoim
właściwościom (np. określony kształt, struktura...) mogą być
zastosowane w wielu dziedzinach życia. W swojej pracy zajmuję
się dwoma rodzajami nanomateriałów: takimi, które mogą znaleźć
zastosowanie w urządzeniach do wytwarzania elektryczności
z energii słonecznej (fotowoltaika) oraz wspierającymi medycynę.
1 Nanomateriałem są na przykład włókna papieru, łuski na skrzydłach motyli
czy cząsteczka cukru.
Materiały do fotowoltaiki2 to półprzewodniki, przewodzące
elektryczność słabiej niż metale, ale mogące pochłaniać
promieniowanie słoneczne. Dzięki temu można je wykorzystać
do przetwarzania energii słonecznej w elektryczność. W moich
badaniach sprawdzam, jak właściwości otrzymanych materiałów
zmieniają się w zależności od warunków ich powstawania.
Zajmuję się także materiałami, które mogą być przydatne
w medycynie. Zawierają one żelazo, ięc mogą być przyciągane
przez magnes. Wytwarzam je, mieszając różne związki chemiczne
i otrzymuję ziarna o wielkości sto razy mniejszej niż rozmiar
czerwonych krwinek we krwi. Dzięki temu nie są one atakowane
przez układ odpornościowy zaraz po podaniu ich do tkanki.
Do powstałych ziaren przyłączam leki przeciwnowotworowe
i tak zmodyfikowane nanomateriały badam różnymi metodami,
np. sprawdzam czy ziarna sklejają się, czy opadają na dno
naczynia lub przenikają przez błony biologiczne, czy są
bezpieczne dla organizmu…
Takie materiały mają unikalne własności magnetyczne. Na przykład
jeśli podamy materiał bezpośrednio do tkanki nowotworowej
i przyłożymy odpowiednie pole magnetyczne, to cząstka materiału
rozgrzeje się, zabijając komórki raka. Łącząc ten efekt z lekami
przeciwnowotworowymi, być może będzie można skuteczniej
leczyć pacjentów. W obu dziedzinach – fotowoltaice i medycynie
– otrzymane materiały mogą być odporne na środowisko,
w którym się znajdują lub ulegać korozji w kontakcie z wodą,
powietrzem, solami itd. Stąd moje zainteresowanie badaniami
nad korozją.
2 Pod nazwą fotowoltaika kryje się bardzo prosty proces pozyskiwania energii elektrycznej
ze słońca co sprawia, że jest przyjazna dla środowiska. Panele fotowoltaiczne zrobione są
z krzemu, który przechwytując fotony (najmniejsze jednostki światła), wprawia w ruch elektrony,
co produkuje energię elektryczną. Prąd stały płynący z paneli słonecznych do inwentera
solarnego zmieniany jest na prąd zmienny, dzięki któremu działają urządzenia w domu.
Metale korodują pod wpływem różnych czynników. Już samo powietrze może wystarczyć,
aby rozpoczął się proces utleniania powierzchni.
Nasz wspólny projekt
Korozja jest procesem stopniowego niszczenia materiału, głównie
pod wpływem czynników zewnętrznych, którego nie można
wyeliminować, ale daje się znacznie ograniczyć. Korozję mogą
wywoływać także ropa naftowa, gazy spalinowe, a nawet gazy takie
jak amoniak, dwutlenek węgla i inne związki chemiczne. Zjawisko
jest powszechne i niechciane. W przypadku metali lub stopów (np.
pręt stalowy), proces korozji będzie zachodził bardzo szybko pod
wpływem elektrolitu (np. słonej wody). Wtedy zjawisko ma charakter
elektrochemiczny, a obecność soli w wodzie przyspiesza ten proces.
Korozji mogą ulegać także tworzywa sztuczne takie jak osłony
do izolowania kabli, rury, uszczelki, przewody narażone na wysokie
temperatury lub wysokie ciśnienie, kompozyty (np. osłony
turbin w maszynach, osłony silnikowe), zawory, beton, ceramika
(w osłonach do bezpieczników elektrycznych) i wiele innych, przez
co zostaje osłabiona ich struktura i wytrzymałość. Projekt Koroduj
ma na celu przedstawienie zjawiska korozji oraz uświadomienie, jaki
wpływ mają czynniki zewnętrzne na wytrzymałość materiałów, przez
szereg eksperymentów. Przeprowadzone doświadczenia ułatwią
poznanie różnic pomiędzy metalami a ich położeniem w układzie
okresowym pierwiastków, poznanie sposobów ochrony różnych
materiałów przed korozją, zrozumienie czym jest skala pH oraz
czym różnią się od siebie kwasy, zasady i sole. Uczniowie poznają
procesy zachodzące dla różnych metali kiedy znajdują się one
w kontakcie z wodą, słoną wodą, ziemią, betonem, pod wpływem
różnych temperatur, nasłonecznienia i różnych innych czynników
zewnętrznych. Doświadczenia będą podzielone na kilka części:
sprawdzanie jak różne roztwory wpływają na korozję próbek
metali3, jak próbki metali ulegają korozji po umieszczeniu ich
w betonie i jak obecność korodujących próbek metali w ziemi
wpływa na wzrost roślin.
3 Dodatkowo omawiane będą skutki stosowania soli do odmrażania nawierzchni, działania
soli morskiej na elementy metalowe stosowane w przemyśle morskim, wpływ solii innych
związków chemicznych na korozję zbrojenia metalowego w budownictwie, wpływ dodatków
do betonu na korozję zbrojenia. Zostanie także poruszony temat, dlaczego tylko niektóre
metale można stosować w implantach medycznych i dlaczego niektóre z nich zastępuje się
w przemyśle |stopami metali.
W trakcie realizacji projektu uczniowie zaplanują eksperymenty
naukowe, w których próbki różnych metali4, będą wystawiali na
działanie wielu czynników zewnętrznych, aby przyspieszyć proces
korozji. Mierzony będzie odczyn pH roztworów. Przygotowane
próbki metali będą ważone przed eksperymentem oraz po nim,
aby sprawdzić ubytek masy i oszacować, jak bardzo uległy korozji.
Dodatkowo próbki metali będą zalewane betonem przygotowanym
w naczyniach jednorazowych, a beton będzie wystawiany na
działanie czynników zewnętrznych, analogicznie jak próbki metali
nie zalane betonem. Po kilku tygodniach beton będzie rozłupany,
aby sprawdzić co stało się z próbkami metali, które zostały w nim
umieszczone. Próbki metali będą ważone przed umieszczeniem
i po wyjęciu ich z betonu. Próbki metali będą też umieszczane
w naczyniach wypełnionych ziemią, gdzie będą hodowane rośliny
(trawa, rzeżucha…), aby sprawdzić, czy obecność metalu i produktów
jego korozji wpływa na wzrost roślin. Część próbek zostanie
pokryta powłokami ochronnymi (uczniowie pomalują je m.in.
lakierem), aby sprawdzić, czy taki zabieg spowolni proces korozji.
Uczniowie w ramach projektu poznają metodę badawczą:
przeprowadzą eksperymenty (między innymi samodzielnie
przygotują roztwory i próbki metali, zważą je, zmierzą odczyn pH,
przygotują różnego rodzaju beton, wyhodują rośliny), przeanalizują
otrzymane wyniki (dane zbiorą w programie typu Excel, będą
mieli okazję zastanowić się, jak skład betonu wpływa na korozję)
i wyciągną wnioski (odpowiedzą na pytanie, jak zabezpieczać
różne metale przed korozją).
4 pręt żelazny, pręt stalowy, drut miedziany, gwoździe ocynkowane i nieocynkowane,
folia aluminiowa
Badanie korozji w różnych roztworach
Badanie korozji w betonie
Badanie korozji w ziemi oraz wpływu jej produktów na rośliny
przygotowanie + ważenie próbek metali + badanie oporności
multimetrem pokrywanie części próbek warstwą ochronną,
np. lakierem
przygotowanie
ziemi
w naczyniach
jednorazowych
przygotowanie
betonu
w naczyniach
jednorazowych
(z piaskiem itd.)
umieszczanie
próbek metali
w ziemi na kilka
dni/tygodni
umieszczenie
próbek metali
w betonie
sianie roślinprzygotowanie
roztworów:
soli, kwasowych
i zasadowych
zalanie betonu
z metalem
przygotowanymi
roztworami
na kilka dni/
tygodni
rozłupanie betonu,
obserwacja korozji
oraz porównanie
wyników
przygotowanie
roztworów soli,
kwasowych,
zasadowych,
deszczówki
pomiar pH
roztworów
umieszczenie
metali
w roztworach
na kilka dn
i/tygodni
ścieranie
skorodowanej
warstwy
i ważenie
próbek metali
badanie korozji,
hodowla roślin
i obserwacja
ich wzrostu,
badanie wpływu
produktów korozji
na rośliny
Rdzę można klasyfikować według różnych kryteriów: mechanizmów powstawania, efektów
lub miejsca, w którym występuje.
* Próbki betonu mogą być wytwarzane na świeżym powietrzu,
ale do przechowywania próbek na czas trwania eksperymentów
zalecana jest sala z wentylacją i/lub oknem
Szczegółowe listy sprzętu otrzymały samorządy odpowiedzialne
za zakup materiałów.
Potrzebne materiały
Materiały
Dostępne w większości sklepów/w szkole:
NaOH (kret do czyszczenia rur)
słaby kwas np. octowy (ocet)
papierki uniwersalne do zmierzenia pH
sól kuchenna
piasek
ziemia do hodowli roślin (ze sklepu lub z ogródka)
ziarna rzeżuchy/trawy
taca/kuweta
wiaderko/miska (do przygotowania kilku kilogramów betonu)
folia ochronna na stoliki w trakcie pracy
naczynia jednorazowe plastikowe lub słoiki szklane
talerzyki plastikowe jednorazowe
łyżeczki jednorazowe / patyczki (do mieszania
roztworów i próbek betonu)
folia spożywcza lub woreczki jednorazowe
rękawiczki gumowe/lateksowe/foliowe
młotek
Sprzęt na wyposażeniu szkoły
miernik typu multimetr – do mierzenia oporności
lupa lub mikroskop do oglądania próbek
Inne
program Excel lub Gnumeric
(www.gnumeric.org/download.html)
Pomieszczenie
dostęp do bieżącej wody (sala ze zlewem
lub zlew w pobliżu sali)
stół/ /ławka do przygotowania próbek
sala z oknem lub wentylacją*
Materiały
Dostępne w sklepach budowlanych
drut żelazny (Ø kilka mm) lub gwoździe żelazne
drut stalowy (Ø kilka mm) lub gwoździe stalowe
blacha stalowa
gwoździe lub śrubki ocynkowane
drut miedziany (Ø kilka mm)
Do szkół zostaną dostarczone nieodpłatnie wybrane
próbki innych metali: molibden, platyna, tytan, złoto
i/lub inny metal w celu sprawdzenia jego odporności
na korozję.
cement
lakier ochronny do metalu
papier ścierny o małej ziarnistości
Podsumowanie
Projekt ma na celu zrozumienie przez uczniów zjawiska korozji oraz
uświadomienie wpływu czynników zewnętrznych na wytrzymałość
metali. Jednocześnie działania zaplanowane w projekcie mają wyrobić
u uczniów umiejętności w zakresie komunikacji w grupie, pracy
zespołowej, organizacji pracy w trakcie wykonywania eksperymentu,
a także polepszenie umiejętności prezentacji wyników uzyskanych
w trakcie eksperymentu.
Uczniowie dowiedzą się: – na czym polegają różnice między metalami
– czym jest korozja
– jak czynniki zewnętrzne wpływają na zjawisko korozji
– jakie procesy zachodzą dla różnych metali jeśli znajdą się
w różnym środowisku (ziemia, woda) oraz jakie procesy zachodzą
w roślinach, gdy środowisko jest zanieczyszczone metalami
– jak można chronić metale przed korozją
– czym jest skala pH
– czym różnią się od siebie kwasy, zasady i sole
– dlaczego w licznych zastosowaniach przemysłowych zamiast
czystego metalu używane są stopy
– jaki jest wpływ stosowania np. soli do odsalania na elementy
metalowe w konstrukcjach samochodów
– dlaczego tylko niektóre metale mogą być stosowane
w implantach medycznych
Uczniowie poznają przede wszystkim metodę naukową w praktyce:
od planowania eksperymentu, przez jego przeprowadzenie i analizę
danych po wyciąganie wniosków oraz korzystanie ze źródeł
naukowych.
Projekt polecamy uczniom z klas VII i VIII (z klas gimnazjalnych)
ze względu na stopień trudności oraz potrzebny zasób wiedzy.
Jeszcze kilka lat temu bezpośrednie koszty korozji na całym świeciezacowano na około
2 biliony dolarów.
M3 dla pszczoły
Marcin Grabowski
Katedra Ekologii i Biogeografii
Wydział Biologii i Ochrony Środowiska
Uniwersytet Mikołaja Kopernika
Ukończyłem Wydział Ogrodnictwa, Biotechnologii i Architektury
Krajobrazu Szkoły Głównej Gospodarstwa Wiejskiego. Z zamiłowania
i z wykształcenia jestem entomologiem/przyrodnikiem. Zajmuję
się ekologią owadów, ochroną gatunkową bezkręgowców oraz
ekologią gatunków inwazyjnych. Interesują mnie ich preferencje
pokarmowe, dyspersja (rozprzestrzenianie się gatunków) oraz ich
funkcja w ekosystemie. Działam aktywnie w projektach naukowych
związanych z ekologią owadów zapylających, szczególnie
dziko występujących pszczół. Wspólnie z naukowcami z innych
krajów staram się poznać mechanizmy spadku ich liczebności.
Opracowujemy także metody służące ochronie owadów – m.in.
przez tworzenie miejsc sprzyjających ich występowaniu (łąki
kwietne, domki itp.). Chcę, aby praca była dla mnie przyjemnością
i służyła poznaniu otaczającego nas świata przyrody.
M3 dla pszczoły
Projekt polecany uczniom z klas V i VI szkoły podstawowej.
Miejsce działań – szkoła oraz tereny wokół budynku szkoły.
Uczniowie zajmujący się tym projektem dowiedzą się wiele na
temat owadów zapylających: o ich roli i znaczeniu dla środowiska,
wymaganiach pokarmowych, rozwoju i problemach. Zrozumieją,
czym są strategie życiowe zwierząt i poznają sposoby ochrony
pszczół. W okresie jesienno-zimowym uczniowie zajmą się budową
domków dla owadów i dowiedzą się, co robić, aby owady chciały
w nich mieszkać. Później wysieją kwietne miniłąki i sprawdzą,
które rośliny pszczoły cenią najbardziej.
Moje badania
W swoich badaniach skupiam się przede wszystkim na owadach
uważanych przez człowieka za pożyteczne (np. biegaczowate,
biedronki i złotooki, które zjadają szkodniki roślin, dzikie gatunki
pszczół, które zapylają rośliny stanowiące dla człowieka pokarm).
Zajmuję się ekologią pszczół – nauką o relacjach między pszczołami
oraz o relacjach między pszczołami a otaczającym je środowiskiem.
Dlatego jednym z głównych kierunków moich aktualnych badań
są dziko występujące gatunki pszczół. Obecnie zajmuję się projektem,
którego celem jest określenie czy zróżnicowane zarządzanie zielenią
miejską (ogródki działkowe, skwery, parki, cmentarze, trawniki)
wpływa na różnorodność gatunkową, specjalizację pokarmową
i pokrewieństwo dziko występujących pszczołowatych1. W badaniach
prowadzone są również obserwacje interakcji owad-roślina (kwiat).
Wyniki posłużą tworzeniu zaleceń dla producentów mieszanek
roślin kwitnących, aby skład gatunkowy nasion zapewniał pszczołom
odpowiedni pokarm w ciągu całego sezonu. Ważnym aspektem tych
prac będzie wsparcie władz miasta w zarządzaniu terenami zieleni2
w dostosowywaniu ich do potrzeb owadów zapylających (pszczół),
jednocześnie uwzględniając potrzeby mieszkańców miast. Zieleń
miejska pełni bowiem różne funkcje i ma również za zadanie
poprawiać standard życia ludzi.
Dlaczego to takie ważne? Pszczoły potrzebują pokarmu roślinnego:
nektaru, pyłku kwiatowego lub spadzi3. Niestety, rolnictwo przybrało
postać wielkoobszarowych, głównie jednogatunkowych upraw,
coraz mniej jest ukwieconych łąk – wraz z końcem kwitnienia
dominujących roślin, pszczoły tracą dostęp do pożywienia. Za to
w mieście panuje spora różnorodność gatunków roślin – w parkach,
domowych ogródkach, na działkach, nieużytkach, balkonach.
Dlatego warto sadzić takie rośliny, które mogą wykarmić pszczoły
od wiosny do jesieni. Warto przy tym pamiętać, że dzikie pszczoły
nie przejawiają agresji względem człowieka i albo wcale nie żądlą,
albo tylko w ostateczności. Ich użądlenia nie wywołują jednak reakcji
alergicznych. Aby uniknąć nieprzyjemności, wystarczy spokojnie
poczekać aż pszczoła odleci. U dzikich pszczół, w tym u trzmieli,
żądło mają tylko samice. Służy im do obrony przed wrogami,
a przede wszystkim do składania jaj.
1 Do rodziny pszczołowatych należy ponad 5800 gatunków owadów, m. in., trzmiele,
na które wiele osób mówi „bąki”. Większość pszczołowatych, w przeciwieństwie do pszczoły
miodnej, prowadzi samotniczy tryb życia.
2 np. parki, skwery, trawniki, bulwary, rabaty, aleje wzdłuż szlaków komunikacyjnych…
3 Spadź to sok roślinny częściowo przetrawiony przez mszyce, czerwce i miodunki.
Pyłek to męskie komórki rozrodczeroślin, zawierające duże ilości składników pokarmowych.
Świeży pyłek kwiatowy zawiera większość witamin potrzebnych do prawidłowego rozwoju
i funkcjonowania organizmu. Nektar to słodka ciecz wydzielana przez gruczoły roślinne,
roztwór wodny różnych cukrów i niewielkich ilości innych substancji (m.in. związków
białkowych, aminokwasów, kwasów organicznych...).
Murarka ogrodowa (Osmia bicornis) to jeden z gatunków samotnej pszczoły. Nie buduje
samodzielnie gniazda, korzysta z istniejących już szczelin w łodygach roślin, pod korą drzew...
Nasz wspólny projekt
Owady, w tym zapylające, pełnią kluczowe funkcje w ekosystemach
(zapylają rośliny4), utrzymując zarówno różnorodność biologiczną
dzikich roślin, jak i produkcję rolniczą (szacowana wartość światowej
produkcji to 153 miliardy euro rocznie). Na całym świecie odnotowuje
się spadki w liczebności kolonii dzikich pszczołowatych (pszczół
samotnic, trzmieli) i pszczoły miodnej. Mają na to wpływ takie
czynniki jak utrata siedlisk, pasożyty i choroby, pestycydy, a także
zmiany klimatu.
4 Pszczoły to najbardziej znane i najdokładniej zbadane zapylacze. Ale jak wynika z badań
prowadzonych w różnych miejscach na świecie (także w Polsce) zapylaniem zajmują się
również muchy, chrząszcze, osy, motyle, mrówki i wiele innych.
Rola dzikich pszczół w procesie zapylania jest dominująca – pszczoły odwiedzają 50-75 %
kwiatów. Naukowcy zwracają uwagę, że praca innych owadów nie jest może tak wydajna
jak pszczół, ale jest bardzo ważna dla produkcji nasion i owoców oraz dla zachowania
różnorodności biologicznej.
Na świecie żyje około 25 tysięcy gatunków dzikich pszczół, a w faunie
Polski jest ich ponad 460 gatunków. Wśród nich większość stanowią
pszczoły samotnice. Ich nazwa wzięła się stąd, że w przeciwieństwie
do owadów socjalnych (zakładających gniazda składające się z całej
rodziny, jak trzmiele czy pszczoły miodne), każda samica zakłada
wiele gniazd pojedynczych. Pszczoły samotnice prezentują szeroki
wachlarz strategii życiowych czyli sposobów życia. Na przykład
zakładają gniazda w różnym środowisku, wybierają różne materiały
do budowy gniazda (ziemia, przetrawione drewno, liście roślin), zjadają
różne rodzaje pożywienia (nektar i/lub pyłek roślinny). Najczęściej
spotykanymi dzikimi pszczołami w ekosystemach miasta są murarki,
pszczolinki i lepiarki. Dla zapewnienia im dogodnych warunków
życiowych niezbędne jest zadbanie o właściwe siedliska, czyli
miejsca, w których znajdą schronienie, będą mogły się rozmnażać
i znajdą odpowiedni pokarm. To dlatego w miastach projektowane są
rabaty i łąki kwietne (źródło pożywienia)w połączeniu z potencjalnymi
miejscami gniazdowania – hotelami dla owadów.
Hotele czyli domki dla pszczół są zwykle budowane z łodyg roślin
(np. trzciny, słomy, bambusa itp.), można też wywiercić w drewnie
otwory lub, użyć suchych gałęzi. Takie „sztuczne” miejsca do
gniazdowania są w stanie zapewnić optymalne warunki do rozwoju
lokalnie występujących gatunków pszczół, co razem z zapewnieniem
ożywienia (roślin kwitnących) zaspokaja najważniejsze potrzeby
owadów – miejsce do schronienia i rozrodu oraz pokarm.
Łatwo rozpoznać, czy domek dla owadów jest zasiedlony - rurki są wtedy zalepione błotem.
Co będziemy badać?
Obecnie w światowej literaturze pojawiają się jedynie informacje
o tym, że dziko występujące owady (pszczoły) chętnie korzystają
z hoteli dla owadów w miastach. Natomiast brakuje informacji o ich
preferencjach dotyczących materiałów użytych do budowy domków.
Kolejnym aspektem jest atrakcyjność samych roślin. Informacje
takie są dostępne głównie dla pszczoły miodnej lub trzmieli.
Wiedza o dzikich pszczołach w warunkach miejskich jest dość
niewielka, szczególnie ta dotycząca okresu wczesnowiosennego.
Celem projektu będzie sprawdzenie przydatności różnych materiałów
(np. drewno, rurki bambusowe, gliniane cegły wykorzystywanych
do budowy domków dla pszczół oraz zbadanie atrakcyjności
roślin kwitnących okresie przedwiośnia i wiosny. Uczniowie będą
odnotowywać liczbę pszczół odwiedzających poszczególne rabaty
w czasie obserwacji, a także stopień zasiedlania hoteli. Przydatność
domków dla pszczół jest oceniania przez liczenie zajętych otworów
w danym materiale (drewno, cegła), Rozpoznanie, które otwory
zostały zajęte przez owady jest łatwe i widać to gołym okiem.
W kilku krajach Europy prowadzone są prace nad zasiedlaniem
domków dla owadów. Jednak wciąż nikt nie zweryfikował typu
budowy domku pod kątem temperatury panującej w jego wnętrzu
jako jednego z głównych czynników warunkujących zasiedlanie.
Zestawy Micro:bit, w które są wyposażone szkoły, posłużą
pomiarowi temperatury panującej wewnątrz różnego rodzaju
hoteli dla owadów (różniących się materiałem użytym do budowy).
Będziemy w tym pierwsi! Uczniowie, dzięki udziałowi w projekcie,
będą mieli merytoryczny wkład w rozwój wiedzy na ten temat.
W pierwszym etapie uczniowie poznają podstawy dotyczące
ekologii pszczół (rozwój, wymagania pokarmowe i siedliskowe) oraz
problemy, z jakimi borykają się owady na świecie i w ekosystemie
miasta, na przykładzie Warszawy i okolic. Następnie uczniowie
zapoznają się z metodami wspomagającymi występowanie pszczół
na terenach miejskich. Jednym z najważniejszych takich działań
jest zróżnicowanie roślin kwitnących - tak, aby przez jak największą
część roku owady miały dostęp do pożywienia. Kolejnym etapem
będzie pokazanie w teorii i praktyce jak należy budować hotele
i udostępniać je pszczołom. Nauczyciele otrzymają niezbędne
materiały szkoleniowe, będą mieli także możliwość konsultacji.
Harmonogram projektu uwzględni także czas potrzebny na naukę
posługiwania się microbitami i dostosowanie ich do badania
temperatury wewnątrz hoteli dla owadów. Uczniowie wraz
z nauczycielami otrzymają spis gatunków roślin adekwatnych
do fenologii5 końca zimy/początku wiosny (np. ciemiernik, krokus,
śnieżyczka, śnieżyca, szachownica, cebulica syberyjska, szafirek,
narcyz). Wybiorą swoje zestawienia, z których stworzą małe
rabaty – na początku umieszczając je na parapetach w klasach
(trzeba zapewnić im ciepło, wodę i światło). Następnym krokiem
będzie umieszczenie rabat razem z domkami w pobliżu szkoły.
Później uczniowie rozpoczną pomiary temperatury w domkach
dla owadów i obserwacje zasiedlania ich przez owady.
5 Fenologią określamy zjawiska zachodzące w życie roślin/zwierząt w zależności od pory
roku i zmieniających się warunków atmosferycznych. W naszym klimacie wyróżniamy osiem
fenologicznych okresów roku: przedwiośnie, pierwiośnie, wiosnę, wczesne lato, lato, wczesną
jesień, jesień i zimę.
Orientacyjny harmonogram
Etap prac
październik
2018
październik
–grudzień 2018
styczeń–marzec
2019
marzec–kwiecień
2019
Nauka podstaw
ekologii dzikich
pszczołowatych
nauka
posługiwania się
microbitami
i dostosowanie
ich do badań
Nauka
posługiwania się
microbitami
i dostosowanie
ich do badań
Wypełnianie
hoteli dla
owadów różnymi
materiałami
Przygotowywanie
rabat roślinnych
i ich pielęgnacja
w klasach
Umieszczenie hoteli
dla owadów i rabat
w pobliżu budynku
szkolnego
Badania
atrakcyjności rabat
i zasiedlania hoteli
przez owady
zapylające
Przygotowanie
gruntu pod rabaty
w pobliżu szkoły
Uwaga:
usunięcie
wierzchniej warstwy
ziemi, wypełnienie
w razie potrzeby
nową ziemią,
wyrównanie terenu
Uwaga:
hotele będą
później mocowane
w pobliżu budynku
szkolnego
* proponowany rozmiar rabaty to 30 x 60 cm
Szczegółowe listy sprzętu otrzymały samorządy odpowiedzialne
za zakup materiałów.
Potrzebne materiały
Pomieszczenie
sala z oknami i parapetami na rabaty*
miejsce w pobliżu szkoły z możliwością ustawienia
rabat i zamontowania hoteli dla owadów
teren – bliskość roślin kwitnących (drzewa, krzewy,
rośliny zielne)
Materiały
hotele dla owadów oraz materiały do ich wypełnienia
(drewno, trzcina, cegły gliniane)
wiertła do wiertarki
ziemia ogrodnicza
cebule/nasiona roślin
Sprzęt na wyposażeniu szkoły
konewka lub butelki plastikowe do podlewania rabat
lupy
szpadel
wiertarka
wkrętaki/śrubokręty
aparat fotograficzny do zdjęć makro
zestaw „Micro:bit”
Podsumowanie
Projekt ma za zadanie określić przydatność różnych materiałów
użytych do budowy domków (hoteli dla owadów) jako miejsca
do rozwoju oraz ocenić przydatność różnych kwitnących gatunków
roślin przedwiośnia/wiosny jako bazy pokarmowej dla dziko
występujących pszczołowatych w ekosystemie miasta. Ważnym
celem projektu będzie zweryfikowanie typu budowy hoteli pod
kątem temperatur panujących w nich jako jednego z głównych
czynników warunkujących zasiedlanie domków przez owady.
Podczas realizacji projektu uczniowie:
– poznają podstawy biologii i ekologii owadów zapylających
– poznają podstawy entomologii (ekologii owadów zapylających)
– zrozumieją, czym są strategie życiowe zwierząt
poznają sposoby ochrony pszczół
– będą ćwiczyli planowanie badań ekologicznych
– będą ćwiczyli systematyczność – w czasie opiekowania się
rabatami i podczas pomiarów temperatury w domkach dla owadów
– rozwiną wrażliwość na los zwierząt – zrozumieją ich znaczenie
dla środowiska
Przede wszystkim uczniowie poznają metodę naukową w praktyce:
od momentu planowania prac i korzystanie ze źródeł naukowych
przez przeprowadzenie obserwacji po analizę zebranych danych
i wyciągnięcie wniosków.
Pszczoły muszą odwiedzić około 4 miliony kwiatów, aby zebrać nektar na kilogram miodu.
Podczas jednego lotu z ula do ula pszczoła odwiedza 50-100 kwiatów.
Środowisko czyni zwierzę
Barbara Pietrzak
Wydział Biologii
Uniwersytet Warszawski
Jestem ekolożką, przekonaną, że we współczesnym świecie
ekologia odgrywa ważna rolę jako nauka, mimo że często
o tym zapominamy. Odkrywa przed nami nieraz zaskakujące
powiązania w ekosystemach świata. Pomaga nam tym samym
lepiej rozumieć konsekwencje naszych działań i znajdować
rozwiązania problemów lokalnych i globalnych. Podczas zajęć,
które prowadzęna Uniwersytecie Warszawskim, pokazuję
studentom niektóre z tych powiązań, staram się zachęcać
do stawiania pytań i podsuwać narzędzia do samodzielnego
znajdowania odpowiedzi.
O swoich badaniach opowiedziałam w trzy minuty w konkursie
FameLab. Przez trzy lata uczyłam biologii w międzynarodowym
gimnazjum, prowadziłam też organizowane przez Wydział Biologii
UW lekcje w szkołach oraz warsztaty biologiczne dla Krajowego
Funduszu na rzecz Dzieci, popularyzuję wiedzę biologiczną
podczas Festiwali Nauki, Nocy Biologów i innych wydarzeń.
Środowisko czyni zwierzę
Projekt polecany uczniom z klas V i VI szkoły podstawowej.
Miejsce działań – szkoła oraz tereny wokół budynku szkoły
Uczniowie w ramach tego projektu spróbują znaleźć odpowiedź
na pytanie, w jaki sposób środowisko (np. obecność drapieżników)
kształtuje zachowania zwierząt.
Moje badania
Ważnym kierunkiem badań, które obecnie prowadzę, jest wyjaśnienie,
w jaki sposób kształtują się indywidualne różnice w zachowaniu
zwierząt (badania finansowane przez grant Narodowego Centrum
Nauki - 2016/23/D/NZ8/01736). Od dawna obserwuje się, że
osobniki w populacjach różnią się między sobą zachowaniem. Jedne
konsekwentnie podejmują ryzyko, podczas gdy inne trzymają się
blisko kryjówek. Zaskakująco mało wiemy, jak kształtują się takie
różnice.W jakim stopniu ewolucja, zapisana w genach, determinuje
zachowane? Jaką rolę odgrywa informacja przekazana od rodziców?
Na ile późniejsze zachowania kształtowane są przez wczesne
doświadczenia zwierzęcia?
W swoich badaniach przyglądam się zwierzętom z trzech różnych
gatunków. Wraz z grupą współpracowników i studentów badamy
trwałość zachowań w trakcie rozwoju u żaby moczarowej – testując
śmiałość osobników w stadium kijanki i później, u dorosłych żab.
Sprawdzamy też, czy larwy wodzienia (owada), które są śmiałe,
przeobrażają się w równie śmiałe poczwarki, a potem w śmiałe
dorosłe osobniki. Testujemy, jak informacja o zagrożeniu wpływa
na tę zależność. Wreszcie, jako jedni z pierwszych zajmujących
się tym tematem, przyglądamy się osobowościom u zwierząt
klonalnych, rozmnażających się partenogenetycznie1. Prowadzimy
badania z użyciem drobnych skorupiaków planktonowych z rodzaju
Daphnia, by odpowiedzieć na szereg postawionych tutaj pytań.
Podejmujemy ten temat, ponieważ konsekwencje zróżnicowania
osobowości zwierząt są widoczne także na wyższych poziomach
organizacji życia. To osobniki oraz ich indywidualności kształtują
rzeczywistość biologiczną. Śmiałe rozwielitki podpływają bliżej
powierzchni wody niż te nieśmiałe. Może się okazać, że jedne
i drugie są zjadane przez różne ryby, a to oznacza, że należą
do różnych łańcuchów pokarmowych i znajdują się w różnych
miejscach sieci troficznej (sieci pokarmowej). Znając zasięgi
pojedynczych żab w populacjach i ich indywidualne preferencje
pokarmowe, możemy lepiej planować ochronę tego gatunku.
Wreszcie, skoro nauka przyznaje, że każda rozwielitka, każda żaba
jest inna, możemy uznać to za wsparcie w naszych dążeniach
do objęcia nas, ludzi, prawdziwie zindywidualizowaną opieką,
między innymi medyczną. Może to też przynieść zmianę naszego
stosunku do zwierząt w ogóle, na czym bardzo mi zależy.
1 Partenogeneza (inaczej dzieworództwo) to odmiana rozmnażania bezpłciowego.
Polega na rozwoju osobników dorosłych z niezapłodnionego jaja (komórki jajowej). Spotyka się
ją m.in. u owadów (mszyce), skorupiaków (rozwielitki), ryb , płazów, gadów. Partenogeneza
może być traktowana jako cecha przystosowawcza.
Na zdjęciu powyżej widać Daphnia. Rozwielitki są filtratorami: żywią się bakteriami, glonami
i zawiesiną organiczną wychwytywaną z wody
Nasz wspólny projekt
W każdej grupie zwierząt osobniki różnią się między sobą – czy to
wyglądem, czy też zachowaniem. Jedne stale ryzykują życiem,
żeby zdobyć pożywienie, inne pozostają w ukryciu mimo głodu.
Jedne stale są ruchliwe, inne zdają się ospałe. Część różnic zapisana
jest w genach, a część wynika z wcześniejszych doświadczeń
osobników – przebytych w trakcie rozwoju, głodu, chłodu, choroby
czy zagrożenia. Wszystkie takie czynniki mogą trwale kształtować
zachowania zwierząt w ich dorosłym życiu. Wagę tych różnic dla
ewolucji gatunku, dla funkcjonowania całego zespołu organizmów,
który zwierzęta współtworzą, nauka wciąż poznaje. Najmniej
chyba rozpoznane jest to, jak różnice się kształtują w trakcie życia
zwierzęcia. Podstawowym celem badawczym naszego projektu
jest odpowiedzenie na pytanie, w jaki sposób środowisko kształtuje
zachowania zwierząt.
Zwierzętami, którym się przyjrzycie, są rozwielitki – Daphnia2
– choć maleńkie to dobrze widoczne gołym okiem, niemal
przezroczyste skorupiaki. Żyją w jeziorach, starorzeczach,
śródpolnych zbiornikach wodnych i śródmiejskich sadzawkach.
Żywią się, odfiltrowując z wody jednokomórkowe glony – jeśli
woda jest przejrzysta, to najpewniej dzięki rozwielitkom. Same
są podstawowym pokarmem dla wielu ryb i dlatego, jako ogniwo
łączące glony, czyli producentów, z konsumentami wyższych
rzędów, są ważnym elementem ekosystemów, w których żyją.
Są także wdzięcznym obiektem do badań – łatwym w hodowli.
Ponieważ są przezroczyste to dobrze widać wypełniony glonami
przewód pokarmowy i jaja w komorze lęgowej samicy, a pod
binokularem bijące serce, ruch oka i odnóży filtrujących wodę.
Rozmnażają się partenogenetycznie – bez udziału samców,
2 Rozwielitki (Dafnia) to rodzaj słodkowodnych stawonogów zaliczanych do grupy
wioślarek (grupa drobnych, głównie słodkowodnych skorupiaków). Mają dwie pary czułków:
pierwsza pełni rolę narządu czuciowego, druga stanowi główny narząd ruchu (rozwielitki
poruszają się skokami) oraz pięć par odnóży tułowiowych, pełniących funkcje filtracyjne.
Rozmiary ich ciała wahają się od 1 do 6 mm, samce są znacznie mniejsze od samic. Żywią się
glonami, bakteriami i zawiesiną organiczną, którą odfiltrowują z wody. Mają nieduży,
ale dobrze upakowany genom, a w nim więcej genów niż ma człowiek.
samice rodzą genetycznie identyczne córki. Badając osobniki
pochodzące od jednej samicy, z jednego „klonu”, możemy założyć,
że obserwowane różnice między osobnikami są wynikiem różnic
środowiskowych a nie genetycznych. Dla rozwielitek, tak jak dla
innych zwierząt, kluczowe jest rozmnożenie się zanim dopadnie
je drapieżnik. Dlatego też zbadacie, jak doświadczenie obecności
zagrożenia (w postaci drapieżnika lub tylko jego zapachu) wpływa
na późniejszą śmiałość i aktywność poszczególnych osobników.
Możecie też przyjrzeć się wpływowi innych czynników. Sfilmujecie
zachowania i zanalizujecie nagrania, ale najpierw, przyjrzycie się
rozwielitkom oraz ich współmieszkańcom w zbiorniku i razem
zastanowimy się, „co w trawie piszczy”…
Przebieg działań
Przygotowanie Eksperyment
Połowy Ekspozycja
Obserwacja Test
Stawianie pytań Analiza
Planowanie Prezentacja
5
6
7
1
2
3
4 8
Przygotowanie
1. Połowy | Ten etap to pojedyncza wyprawa, najlepiej odbyta jak
najwcześniej – póki jest dobra pogoda i póki zwierzęta są aktywne.
W tym etapie może towarzyszyć Wam jedna z doktorantek Zakładu
Hydrobiologii UW. W okolicy szkoły uczniowie znajdą zbiornik
wodny – może to będzie jezioro, parkowy staw albo pozostałości
starorzecza – i wybierzecie się wspólnie z uczniami z zestawem
pomiarowym, wiadrem, siatkami (jak na motyle), kasarkami i kuwetą.
Z pomocą zestawu „Woda” uczniowie wykonają pomiary temperatury,
zasolenia i innych parametrów wody. Złowią drobne zwierzęta
bezkręgowe. Mogą kryć się w przybrzeżnej roślinności, w osadach
dna lub w toni wodnej przy brzegu. Uczniowie przeprowadzą proste
badanie dotyczące różnorodności biologicznej sąsiadującego ze
szkołą zbiornika. Pochylą się nad nimi, próbując rozpoznać, kim są.
Jeśli znajdą wśród nich rozwielitki – świetnie! Zabierzecie ich
kilka lub kilkanaście w zakręcanych pojemnikach z wodą do szkoły
i rozpoczniecie hodowlę w dużych słojach na parapecie. Uczniowie
będą karmić je drożdżami lub trzymanymi w lodówce zawiesinami
glonów przywiezionymi z uniwersytetu. Jeśli nie znajdą w zbiorniku
rozwielitek, przywiozę Wam paręnaście samic z jednego ze szczepów
– mówimy na nie klony – z naszego laboratorium. Hodowla będzie
wymagała rozpisania dyżurów, ponieważ dobrze, żeby zwierzęta
były karmione codziennie, z wyjątkiem weekendów.
2. Obserwacja | Hodowla i obserwacje zachowań rozwielitek
to ważny etap, który z jednej strony uczy odpowiedzialności za
wspólną hodowlę, z drugiej strony inspiruje i rozbudza ciekawość.
Samo karmienie podczas dyżuru będzie trwało chwilę. Warto ten
czas wykorzystać do przeprowadzania wstępnych obserwacji.
Rozwielitki hodowane w słoikach na parapecie można obserwować
nawet gołym okiem! Uczniowie będą wykonywać te obserwacje
indywidualnie, w ciągu dnia podczas przerwy, na początku przez
minutę. Gdy dzieci się oswoją – na początku może się wydawać,
że w słoju nic się nie dzieje, a taka obserwacja wymaga skupienia
– czas obserwacji stopniowo wydłużycie. Potem dołożycie robienie
notatek. Wreszcie etap zakończy się przygotowaniem przez uczniów
pisemnego opisu zachowania zwierząt – wtedy zwróćcie ich uwagę
na różnice między obiektywnym zapisem obserwacji a interpretacją
– oraz przygotowaniem zwierząt do eksperymentów.
3. Stawianie pytań | Uczniowie w grupach podzielą się swoimi
obserwacjami. Postawią pierwsze pytania. Wtedy Was odwiedzę
i opowiem trochę o pełnym wyzwań życiu Daphnia. Później, znowu
w grupach, uczniowie sformułują pytania o zachowania rozwielitek
– o ich zróżnicowanie, czynniki wpływające na nie, przyczyny
takich lub innych reakcji. W domu zastanowią się nad możliwymi
odpowiedziami.
4. Planowanie | Uczniowie podzielą się swoimi pomysłami. Z moją
pomocą sformułują przypuszczalne odpowiedzi w taki sposób, by
stały się możliwymi do przetestowania hipotezami. Zapiszemy te,
które będziemy weryfikować w eksperymencie, np. rozwielitki, które
jako młode miały kontakt z drapieżnikiem, będą w dorosłym życiu
mniej śmiałe od rozwielitek, które tego kontaktu nie miały. Albo
odwrotnie? Wtedy trzeba się będzie zastanowić, jak to sprawdzić.
Może część rozwielitek należy hodować w wodzie, w której była
wcześniej ryba, a część w wodzie nieskażonej zapachem ryby?
A potem porównać ich skłonność do opuszczania kryjówki? Co
tak naprawdę trzeba będzie zmierzyć, żeby to określić? Jakie do
przeprowadzenia takich badań?
Eksperyment
5. Ekspozycja | W pierwszym etapie realizacji badań, młode
rozwielitki uczniowie będą eksponować na wybrany czynnik
środowiskowy3 lub będą pozostawione w warunkach kontrolnych.
Proponuję, żeby czynnikiem środowiskowym było zagrożenie
drapieżnictwem, które może zostać zasymulowane np. przez użycie
wody po trzymaniu w niej ryby, najlepiej karasia (Carassius auratus,
„złotej rybki”). Możecie też ze mną skonsultować wykorzystanie
innej ryby, jeśli ktoś z Was będzie mógł na tydzień taką udostępnić.
Innym drapieżnikiem może być wspomniany już wodzień
– przezroczystych larw potrzebnych będzie kilkaset, może będą
w eksplorowanym przez Was zbiorniku. Z kolei innym badanym
czynnikiem środowiskowym może być ograniczenie ilości
dostępnego pokarmu. Jeśli zdecydujecie się na tę opcję, kluczowe
będzie precyzyjne odmierzanie pokarmu – będziemy musieli tak
dobrać dawkę, by zwierzęta doświadczyły umiarkowanego, ale nie
skrajnego głodu. Proponuję też użyć zestawu „Woda” do kontroli
temperatury i zasolenia. Uczniowie wybiorą pipetkami z hodowli
najmłodsze rozwielitki, które rozłożą pojedynczo do małych szklanek.
Każdy uczeń będzie mógł zaopiekować się jednym osobnikiem.
Losowo wybierzemy, które osobniki będą eksponowane, a które
posłużą jako kontrolne. Ten etap będzie trwał tydzień i będzie
wymagał dyżurów i codziennej wymiany wody, poza weekendami.
Kontrolne osobniki muszą być traktowane tak samo, tylko będą
dostawały wodę bez zapachu drapieżcy lub większą porcję pokarmu.
6. Test | W drugim etapie badań uczniowie będą rejestrować
zachowanie w różnych okresach życia pojedynczych osobników
(„doświadczonych” i „naiwnych”). Proponuję użyć podświetlonych
od dołu przezroczystych, płytkich pojemników, kuwet lub płytek
laboratoryjnych. Na statywie uczniowie umieszczą kamerę (lub
telefon z opcją nagrywania) i będą filmować zachowania zwierząt.
Nagrania mogą trwać od kilku minut do godziny – ustalimy to.
3 Ważne jest, żeby przez kilka dni eksponowane osobniki dostawały świeży sygnał o obecności
drapieżnika (aktywne substancje chemiczne rozkładają się przed upływem doby) lub właściwą
ilość świeżego pokarmu, bez ewentualnych „resztek z wczoraj”.
Uczniowie od tego etapu będą pracować w zespołach. Każdy z nich
przeprowadzi niezależny test behawioru obejmujący wszystkie
zabiegi. Można także przyjrzeć się tętnu bicia serca rozwielitki
w wodzie z zapachem drapieżnika i bez. Daphnia są przezroczyste,
więc jeśli użyjecie binokularu i stopera, możecie zliczać uderzenia
serca osobnika umieszczonego na wklęsłym szkiełku w kropli wody.
7. Analiza | Uczniowie w zespołach zanalizują położenie zwierząt
na wybranych klatkach swoich nagrań. Można to zrobić odręcznie,
z linijką przy ekranie, ale proponuję użyć oprogramowania, jak np.
ImageJ – łatwiej będzie uzyskać gotowe dane: średnią prędkość
rozwielitki, przebytą przez nią drogę, miejsce przebywania itp. Na
tej podstawie uczniowie wykonają wykresy i porównają rozwielitki
między grupami. Przyjrzymy się międzyosobniczym różnicom
w obrębie grup.
8. Prezentacja | W zespołach uczniowie przygotują plakaty
prezentujące badania: cel, metodę, wyniki. Przyjrzycie się im
razem, przedyskutujecie otrzymane wyniki i sformułujecie wnioski.
Potrzebne materiały
sitka kuchenne (do odcedzania rozwielitek
przy zmianie wody)
napowietrzacze akwariowe z wężykami
i kamieniami (pomagają w uzdatnianiu wody)
plastikowy pojemnik 5-10 l (do eksponowania ryby i odbierania
pachnącej nią wody)
szklanki (najlepiej 100 ml, tzw. literatki)
płytki laboratoryjne lub przezroczyste pojemniki (jako areny
eksperymentalne do testów)
plastikowe pojemniki przezroczyste (do umieszczenia na nich
płytek podczas nagrania)
lustro, mieszczące się w pojemniku (do odbicia padającego
z okna światła do góry)
czarna tektura (potrzebna podczas nagrania, do osłonięcia
z boków pojemników ze zwierzętami)
taśma klejąca
kamera ze statywem (lub telefon komórkowy z kamerką)
markery (do opisywania naczyń ze zwierzętami)
szkiełko wklęsłe np. zegarkowe (do obserwacji rozwielitki
pod binokularem)
ewentualnie stoper (może być w telefonie)
ewentualnie nieduże akwarium z osprzętem, jeśli klasa zdecyduje
się hodować rybę po eksperymencie
Sprzęt na wyposażeniu szkoły:
zestaw edukacyjny „Woda”
ewentualnie binokular (do obserwacji tempa bicia serca)
kabel lub karta SD do zgrania filmów
komputery z dostępem do Internetu
rzutnik, ekran
program do analizy obrazu, ImageJ – bezpłatny (imagej.nih.gov)* jeśli hodowla zwierząt przypadnie na przerwy świąteczne
lub ferie ochotnicy opiekują się hodowlą np. w domu
* woda nie może być prosto z kranu ani z bajora, powinna
przynajmniej postać dobę z boku napowietrzając się
Miejsce
sala z oknami i wolną przestrzenią na parapetach
dostęp do lodówki – przechowywanie drożdży
lub glonów
dostęp do sali z komputerami (w końcowej
części projektu)
Zwierzęta
rozwielitki (złowione, a jeśli to się nie uda
– zostaną dostarczone przez naukowca)*
ryba (np. karaś, mogą być też drapieżniki bezkręgowe,
np. larwy wodzienia) – rybę można zakupić (trzeba
jej znaleźć dożywotniego opiekuna) bądź pożyczyć
z czyjegoś akwarium
Materiały
wiadra z pokrywką (do nalewania wody ze zbiornika,
potem do uzdatniania* wody)
plastikowe dzbanki (1-3 l, do przelewania wody,
przydadzą się na każdym etapie)
kasarki (rodzaj sieci do połowu bezkręgowców wodnych)
kuwety białe duże (min. 30 x 40 cm)
uproszczone klucze do oznaczania bezkręgowców
wodnych (dostarczy naukowiec)
plastikowe zakręcane pojemniki (100 ml moczówki
albo większe)
duże słoje do hodowli (1-3 l)
glon (naukowiec może dostarczyć z uniwersytetu)
lub drożdże piekarskie
pipetki plastikowe (do przekładania pojedynczych rozwielitek)
Szczegółowe listy sprzętu otrzymały samorządy odpowiedzialne
za zakup materiałów.
Podsumowanie
Projekt Środowisko czyni zwierzę ma na celu zachęcić uczniów
do przyjrzenia się indywidualnym różnicom w zachowaniach zwierząt,
a także odpowiedzenia na pytanie, skąd się te różnice biorą – poprzez
przygotowanie i przeprowadzanie eksperymentów w zespołach
badawczych.
Motywacja
Osobniki i ich indywidualności kształtują rzeczywistość biologiczną.
Zrozumienie, jak kształtują się międzyosobnicze różnice, prowadzi
nas do lepszego zrozumienia tego, jak funkcjonują sieci troficzne
i całe ekosystemy. Proponowana metoda pracy zapoznaje uczniów
nie tylko z omawianym problemem biologicznym, ale i z metodą
naukową w praktyce.
Podczas realizacji projektu uczniowie:
– poznają podstawy biologii i ekologii badanego organizmu
i zrozumieją jego rolę w ekosystemie,
– zrozumieją potrzebę prowadzenia badań opartych na obserwacji
i doświadczeniu,
– poznają podstawy metody naukowej i będą potrafili ją zastosować
w praktyce – postawią pytania i sformułują hipotezy badawcze
oraz poszukają sposobów ich przetestowania,
– będą współpracowali w zespole w celu zrealizowania zadania
badawczego,
– rozwiną wrażliwość na los zwierząt i dbałość o ich bezpieczeństwo,
postępując z nimi humanitarnie i instruując innych w tym zakresie.
Uczniowie poznają przede wszystkim metodę naukową w praktyce:
od planowania eksperymentu, przez jego przeprowadzenie
i analizędanych po wyciąganie wniosków oraz korzystanie ze źródeł
naukowych.
Żywe i suszone rozwielitki wykorzystywane są przez akwarystów jako pokarm dla ryb.
Są też chętnie wykorzystywane przez naukowców w badaniach procesów ekologicznych.
Radon – zmierz to
Dariusz Aksamit
Wydział Fizyki
Politechniki Warszawskiej
Jestem fizykiem medycznym, wykorzystuję wiedzę fizyczną (głównie
o promieniowaniu jonizującym, jego wykrywaniu i oddziaływaniu
z żywymi organizmami) w diagnostyce i terapii chorób, przede
wszystkim onkologicznych. Ukończyłem Politechnikę Warszawską,
jestem więc inżynierem – lubię budować, konstruować, mierzyć,
a nie tylko liczyć. Ważne jest dla mnie, aby praca, którą wykonuję,
rozwiązywała konkretne i realne problemy.
Działam w Stowarzyszeniu Rzecznicy Nauki, popularyzując wiedzę
w mediach (prasa, radio, telewizja, filmy w internecie, występy
na scenie…) oraz promując krytyczne myślenie i walcząc
z pseudonauką.
Radon – zmierz to
Projekt zalecany dla uczniów z klas VII i VIII / klas gimnazjalnych
Projekt można zrealizować w ciągu 4 miesięcy,
większość działań w budynku szkoły.
Uczniowie w ramach tego projektu będą mierzyć stężenie radonu
w różnych miejscach: w domu, w szkole, na zewnątrz.
Moje badania
Zajmuję się zastosowaniem druku 3D (techniki drukowania
przestrzennego, w którym z modelu komputerowego powstaje
trójwymiarowy obiekt) w radioterapii, czyli leczeniu chorób
nowotworowych za pomocą promieniowania jonizującego.
Technologia ta umożliwia tworzenie obiektów przestrzennych
odpowiadających anatomii pacjenta. Mogą to być fantomy, udające
jego ciało w trakcie próbnych napromienień, gdy sprawdza się,
czy plan leczenia jest odpowiedni (i czy nie zabijemy pacjenta
przez błąd w obliczeniach…). Mogą to być również bolusy1,
czyli przygotowywane indywidualnie dla chorego obiekty, które
umiejscawia się bezpośrednio na jego skórze. Mają one za zadanie
modyfikować rozkład dawki promieniowania jonizującego we
wnętrzu ciała pacjenta. To dlatego, że dążymy, aby określoną ilość
promieniowania otrzymał guz, a możliwie mało prawidłowe tkanki
naokoło. Zastosowań jest dużo, szczególnie, że sam druk 3D to
bardzo szeroka dziedzina – można drukować plastikiem lub żelem,
można robić miękkie i elastyczne obiekty, a można laserowo
spiekać metal… Oprócz tego zajmuję się wszelkimi pomiarami
związanymi z promieniowaniem jonizującym, w tym pomiarami
promieniotwórczego gazu, którym oddychamy – radonu2 – przy
pomocy tzw. folii PADC (poliwęglanu diglikolu allilowego), badając
np. stężenie radonu w dowolnym pomieszczeniu. Prowadzę
także prace dyplomowe studentów, którzy mierzą stężenie radonu
w wodzie, glebie, powietrzu oraz opracowują nowe metody
pomiarowe.
1 Dotychczas bolusy przygotowywano z parafinowych plastrów układanych bezpośrednio
na skórze pacjenta lub odlewie. Tak wykonane bolusy nie gwarantują właściwej jednorodności
materiału oraz dobrego przylegania do ciała chorego.
Kształt bolusa drukowanego 3D projektowany jest dzięki tomografii komputerowej. W systemach
do planowania leczenia obliczany jest rozkład dawki promieniowania jonizującego wokół zmian
nowotworowych.
2 Radon jest bezbarwnym, bezwonnym radioaktywnym gazem szlachetnym. Występuje
naturalnie, jako produkt rozpadu radu, który z kolei powstaje z obecnego w przyrodzie
w sporych ilościach uranu. Jego najstabilniejszy izotop 222Rn jest stosowany w radioterapii.
Jest najcięższym znanym pierwiastkiem gazowym – jest on 8 razy cięższy niż średnia gęstość
gazów atmosferycznych. Dobrze rozpuszcza się w wodzie. Oziębiony poniżej temperatury
krzepnięcia tworzy nieprzezroczyste kryształy i świeci brylantowo-niebieskim światłem.
Na zdjęciach powyżej widać proces przygotowywania bolusów, od wykonania
tomografii komputerowej po gotowy wydruk 3D.
Źródło zdjęć: http://gazetalekarska.pl/?p=32909
Nasz wspólny projekt
Radon to promieniotwórczy gaz naturalnie obecny w powietrzu,
który jest głównym czynnikiem naszego naturalnego narażenia
na promieniowanie. Jest też ważnym punktem odniesienia w dyskusji
o poziomach promieniowania (np. z elektrowni jądrowej) ponieważ
pozwala zinterpretować podawane w mediach informacje.
Czy wiadomość, że promieniowanie wynosiło 3 mSv/h – to dużo czy
mało? Jeśli spojrzymy na poniższy wykres pokazujący ile dostajemy
promieniowania z różnych źródeł, naturalnych i sztucznych, dopiero
możemy zrozumieć, co wynika z takiej informacji.
Rodzaje promieniowania wymienione na rysunku:
kosmiczne – promieniowanie naturalne docierające do powierzchni
Ziemi z przestrzeni kosmicznej / wewnętrzne – promieniowanie
naturalne pochodzące od pożywienia / gamma – wytwarzane
jest w wyniku przemian jądrowych albo zderzeń jąder lub cząstek
subatomowych / toron – naturalny izotop radonu / źródła sztuczne
– dawne wybuchy jądrowe, przedmioty powszechnego użytku,
awaria czarnobylska
Więcej osób słyszało o Czarnobylu niż o radonie, tymczasem
wykres pokazuje, że gaz, którym oddychamy, jest głównym
czynnikiem narażenia na promieniowanie jonizujące! Co ciekawe,
stężenie radonu w powietrzu zmienia się w zależności od wielu
czynników. Zależy m.in. od budowy geologicznej podłoża (w jakim
miejscu Polski mieszkasz?), rodzaju materiałów budowlanych
wykorzystanych do budowy domu (mieszkasz w bloku z wielkiej
płyty czy w drewnianym domku?), wysokości, na której wykonuje się
pomiar (mieszkasz na parterze czy na ostatnim piętrze?), zwyczajów
domowników, które wpływają na intensywność i częstość wietrzenia
pomieszczeń (wychodzisz z psem na spacer? śpisz przy otwartym
oknie?)… Uśredniając wyniki pomiarów, okazuje się, że w Polsce
radon stanowi 36% łącznej dawki wszystkich źródeł promieniowania,
chociaż w poszczególnych przypadkach może się to mocno
zmieniać.3 A jak jest w Twoim przypadku?
Odpowiemy na to pytanie w ramach realizacji projektu edukacyjno-
badawczego. Uczniowie pod okiem nauczycieli wykonają pomiary
radonu w domu, szkole, okolicy. Sprawdzą, jakie jest jego stężenie
w miejscach, gdzie dużo przebywają i razem spróbujemy zrozumieć,
czemu w jednych miejscach jest go więcej, a w innych mniej.
3 Jak radon przedostaje się do mieszkań? Głównym źródłem jest ziemia, z której wydostaje się
na powierzchnię. Ponieważ jest cięższy od powietrza, gromadzi się w zagłębieniach terenu
i piwnicach. Później, dzięki różnicy ciśnień oraz przeciągów, potrafi rozchodzić się po
mieszkaniach. Wdychamy go z powietrzem, a w płucach radon napromieniowuje okoliczną
tkankę, doprowadzając do jej uszkodzenia. Aby zmniejszyć stężenie radonu w domu wystarczy
częste wietrzenie lub dobra wentylacja. Piwnice również warto wietrzyć oraz uszczelniać w nich
nawet niewielkie pęknięcia w betonowej podłodze, ścianach, a także szpary wokół instalacji.
Rysunek 1.
Udział różnych składowych promieniowania w średniej rocznej dawce otrzymywanej
dla przykładowego mieszkańca Polski. Jednostka mSv (czyt.: milisiwert) oznacza dawkę
promieniowania, wyrażoną jako ilość energii pochłoniętej przez materię podzieloną
przez masę tej materii, 1 Sv = 1 J/1 kg.
Źródło: Raport Prezesa Państwowej Agencji Atomistyki (http:www.paa.gov.pl)
Radon to naturalny alfa-promieniotwórczy pierwiastek. Stanowi on
aż 70% efektywnej dawki promieniowania naturalnego jaką otrzymuje
statystyczny Polak. Jest uznawany przez Światową Organizację
Zdrowia (WHO) za drugi po paleniu tytoniu najistotniejszy czynnik
mający wpływ na powstawanie nowotworów narządów układu
oddechowego – jeśli występuje w wysokim stężeniu.
Promieniowanie
W czasie rozpadu emituje promieniowanie alfa (i w mniejszym
stopniu beta) o małej przenikliwości, ale o dużej zdolności jonizującej
(wysoka energia, duża masa cząstki).
Rozpuszczalność
Radon jest rozpuszczalny w zimnej wodzie, a jego rozpuszczalność
spada wraz ze wzrostem temperatury. Ta właściwość powoduje,
że jest on uwalniany do powietrza podczas czynności domowych
wymagających użycia wody np. mycia naczyń, prania, kąpieli,
spłukiwania toalety, sprzątania.
W geologii
Wykrywanie radonu odgrywa dużą rolę w geologii przy
poszukiwaniu rud uranu – radon często towarzyszy jego złożom.
Występuje także w niektórych źródłach mineralnych w bardzo
niewielkich ilościach.
W medycynie
Naturalnie występujące wody radonowe stosuje się do kąpieli
w rehabilitacji chorób narządów ruchu, do leczenia cukrzycy,
chorób stawów, chorób tarczycy oraz schorzeń ginekologicznych
i andrologicznych. Radon stosuje się także do leczenia zachorowań
związanych z przemianą materii oraz chorób obwodowego
układu nerwowego.
Rozpad uranu
92
238
92
234
90
234
90
234
91
234
88
226
86
222
Jak dokonamy pomiaru?
Głównym zadaniem w projekcie jest zaprojektowanie i zbudowanie
układu do odczytu detektorów radonu oraz wykorzystanie go do
pomiaru stężenia radonu w swoim otoczeniu. Jedna z popularnych
metod pomiaru stężenia radonu wykorzystuje plastikowe płytki,
tak zwane PADC lub CR39, na których można uwidocznić ślady
uszkodzeń wywołanych przez cząstki alfa emitowane przez radon.
Takie płytki należy zostawić na dość długo (co najmniej miesiąc,
a najlepiej kwartał) w miejscu pomiaru, czyli dokonać ekspozycji,
a po tym czasie zebrać je i policzyć. I teraz pytanie szczegółowe:
jak uwidocznić uszkodzenia i jak je policzyć?
Do uwidocznienia uszkodzeń wywołanych promieniowaniem
potrzebujemy zasady sodowej i termostatu. Po włożeniu płytek
na kilka godzin do stężonego roztworu podgrzanej zasady sodowej
w miejscach, w których przeszła cząstka alfa, pojawią się otwory.
To etap trawienia detektorów. Budowa takiej wytrawiarki, czyli
pojemnika, w którym umieścimy płytki i w którym utrzymamy
stałą temperaturę, będzie pierwszym zadaniem.
Teraz potrzebujemy mikroskopu, żeby policzyć, ile mamy otworów
na danej płytce. To etap odczytu detektorów. Może to być mikroskop
ze szkolnej pracowni, można zbudować mikroskop ze smartfona…
Opcji jest wiele – to wy zdecydujecie, jaką chcecie wdrożyć u siebie.
Jeśli będziecie mieć zdjęcia spod mikroskopu, łatwo będzie można
analizować je później na komputerze (w prostym programie do analizy
obrazu jak ImageJ4, korzystając również z arkusza kalkulacyjnego
jak Excel czy Gnumeric5).
4 Program ImageJ jest bezpłatnym narzędziem do analizy obrazów w wielu dziedzinach nauki.
Niewątpliwymi zaletami programu jest jego niezależność od systemu operacyjnego, możliwość
korzystania z makr oraz możliwość tworzenia własnych rozszerzeń.
5 Gnumeric to program do tworzenia arkuszy kalkulacyjnych. Pozwala na import i eksport
arkuszy w popularnych formatach, tworzenie diagramów, wykresów, stosowanie filtrów, obiektów
geometrycznych, zdjęć, odnośników, przycisków i wiele innych.
Przechodzimy do części z analizą uzyskanych obrazów. Po przejściu
poprzednich kroków pozostanie wykazać, że Wasz układ prawidłowo
działa – ponieważ to, że coś pokazuje, to dopiero początek drogi…
Dostaniecie wzorcowe płytki (czyli takie, które Wam dostarczę dzięki
współpracy z Centralnym Laboratorium Ochrony Radiologicznej;
które będą wystawione na znane stężenie radonu), wytrawicie je
i odczytacie. Wtedy porównamy wyniki i będziemy wiedzieć, czy
na Waszym sprzęcie można polegać. Pozostanie już tylko rozstawić
płytki PADC w wybranych przez Was miejscach i po kilku miesiącach
zebrać je, odczytać i dokonać analizy otrzymanych wyników. Innymi
słowy, na schemacie możemy przedstawić kolejne etapy następująco:
1. Ekspozycja
detektorów PADC
na promieniowanie
Etap prac
Wykonanie
1. Płytki CR39 2. NaOH
Pojemnik
na roztwór
Termostat
Uchwyty
na płytki
3. Kamera
cyfrowa na USB
oraz mikroskop
lub mikroskop
zrobiony ze
smartfonu
lub mikroskop
oraz smartfon
1. Komora
radonowa w CLOR
(wzorcowe)
i wybrane przez
Was miejsca
(właściwe pomiary)
2. Roztwór
6M NaOH
Termostat
Płukanie
3. Zdjęcia pod
mikroskopem
(x10)
4. Makro ImageJ
i makra w Excelu
– histogramy
liczby i rozkładu
średnic otworów
4. Brak
2. Trawienie
detektorów
3. Odczyt
detektorów
4. Analiza
uzyskanych
obrazów
Sprzęt
Podsumowanie
Zadanie ma charakter projektowy i jak każdy sensowny projekt jest
interdyscyplinarne. Uczniowie nauczą się podejścia projektowego
(będą musieli samodzielnie zbudować układ pomiarowy), wykonają
praktyczne i manualne (inżynierskie!) zadania. Trzeba będzie
pomajsterkować w drewnie, „pobawić się” chemią, zbierać dane,
napisać program, przeprowadzić analizę danych.
Uczniowie będą pracować z nauczycielami różnych przedmiotów:
– przy wytrawianiu w zasadzie sodowej
(z nauczycielem chemii),
– w czasie analizy obrazu
(z nauczycielem informatyki),
– podczas pomiarów, kalibracji i interpretacji wyników
(z nauczycielem fizyki i/lub matematyki).
Poznają przede wszystkim metodę badawczą w praktyce:
od planowania eksperymentu, przez jego przeprowadzenie
i analizę danych po wyciąganie wniosków oraz korzystanie
ze źródeł naukowych.
Projekt polecamy uczniom z klas VII i VIII (z klas gimnazjalnych)
ze względu na stopień trudności, potrzebny zasób wiedzy oraz
okres zaangażowania (projekt można zrealizować do marca
2019 roku).
Potrzebne materiały
Pomieszczenie
sala z oknem lub wyciągiem*
dostęp do pracowni komputerowej / komputerów
Materiały
płytki CR39
Zestaw wzorcowych płytek do kalibracji i kilka do testów
zapewni naukowiec. Zakup dodatkowych płytek do badań
po stronie Centrum Nauki Kopernik.
zasada sodowa, ew. kret do czyszczenia rur
wytrawiarka czyli pojemnik na roztwór i płytki
oraz uchwyty na płytki
Sprzęt na wyposażeniu szkoł
kamera cyfrowa / mikroskop z powiększeniem min. x 10
/ mikroskop zrobiony ze smartfona
Inne
program Makro ImageJ – bezpłatny Excel lub Gnumeric (www.imagej.nih,gov, www.gnumeric.org/download.html)
Przy wytrawianiu w zasadzie sodowej obowiązkowo trzeba się
zabezpieczyć – najlepiej robić to pod wyciągiem lub na świeżym
powietrzu. Wykorzystywana zasada będzie stężona i podgrzana,
konieczne jest przestrzeganie zasad bezpieczeństwa przy tego
typu oparach.
Szczegółowe listy sprzętu otrzymały samorządy odpowiedzialne
za zakup materiałów.
Projekt jest współfinansowany przez Unię Europejską ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego w ramach Regionalnego Programu Operacyjnego Województwa Mazowieckiego 2014-2020