15. PORÓWNANIE GÊSTOŒCI KOŒCI PTAKA I SSAKA 1. Realizowane treœci podstawy programowej Przedmiot Matematyka Fizyka Biologia Informatyka Realizowana treœæ podstawy programowej Uczeñ: 1.7) stosuje obliczenia na liczbach wymiernych do rozwi¹zywania problemów w kontekœcie praktycznym, w tym do zamiany jednostek (jednostki prêdkoœci, gêstoœci itp.) 6.7) wyznacza podan¹ wielkoœæ z podanych wzorów w tym geometrycznych i fizycznych 9.3) przedstawia dane w tabeli, za pomoc¹ diagramu s³upkowego lub ko³owego 9.4) wyznacza œredni¹ arytmetyczna i medianê zestawu danych 3.3) pos³uguje siê pojêciem gêstoœci 3.4) stosuje do obliczeñ zwi¹zek miêdzy mas¹, gêstoœci¹ i objêtoœci¹ cia³ sta³ych i cieczy, na podstawie wyników pomiarów wyznacza gêstoœæ cieczy i cia³ sta³ych III.10 porównuje cechy morfologiczne, œrodowisko i tryb ycia grup zwierza twym w pkt. 9, w szczególnoœci porównuje grupy krêgowców pod k¹tem pokrycia cia³, narz¹dów wymiany gazowej, ciep³oty cia³a, rozmna ania i rozwoju 7.2opisuje korzyœci i niebezpieczeñstwa wynikaj¹ce z rozwoju informatyki i powszechnego dostêpu do informacji 2. Kszta³cone kompetencje kompetencje matematyczne i podstawowe kompetencje naukowo techniczne, kompetencje spo³eczne i obywatelskie, inicjatywnoœæ i przedsiêbiorczoœæ. 3. Cele zajêæ blokowych strona 146 obliczanie gêstoœæ koœci ptaka (kurczaka) i ssaka (œwinia), zapis danych uzyskanych w doœwiadczeniu w postaci tabeli, uœrednienie otrzymanych wyników, wyci¹ganie wniosków z doœwiadczenia, wskazanie cech budowy ptaka jako przystosowania do trybu ycia.
4. Oczekiwane osi¹gniêcia ucznia Uczeñ: oblicza gêstoœæ koœci na podstawie pomiaru objêtoœci i ciê aru, zapisuje wyniki doœwiadczenia, weryfikuje hipotezê, krytycznie ocenia informacje pochodz¹ce z ró nych Ÿróde³ w tym Internetu, wyci¹ga wnioski z uzyskanych w doœwiadczeniu wyników, oblicza œredni¹ arytmetyczn¹ uzyskanych wyników. 5. Wykaz pomocy dydaktycznych Lp. Pomoc dydaktyczna do przeprowadzenia eksperymentu Iloœæ sztuk/parê 1 waga laboratoryjna lub kuchenna 1 2 cylinder miarowy o obj. ok. 500 cm 3 1 3 rêkawiczki gumowe/lateksowe 3 pary (w tym zapasowe) 4 po³amane koœci z kurczaka 10 5 drobne koœci wieprzowe rozciête 10 6 no yczki do preparowania/ ew. paznokci 1 7 rêczniki papierowe 10 8 plastikowe talerzyki jednorazowe 2 Inne materia³y przygotowane przez nauczyciela 1 woda 6. Proponowany przebieg zajêæ z rozliczeniem czasowym Lp. Opis kolejnych dzia³añ Uwagi do realizacji dla nauczyciela (rysunki, schematy, fotografie, linki do WWW itp.) Czas trwania w min 1 Zapoznanie z problemem: porównanie gêstoœci koœci ptaków i ssaków, przypomnienie wiadomoœci o budowie koœci (krótko!), rozdanie kart pracy, odbiór materia³ów do pracy. Upewniæ siê, czy uczniowie rozumiej¹ problem, wyt³umaczyæ s³owo weryfikacja. 10 strona 147
2 Dokonanie pomiarów masy i objêtoœci koœci z kurczaka i wieprzowych. Koœci powinny byæ sparzone. Praca tylko w rêkawiczkach, zwróciæ uwagê, e nie mo na poprawiaæ w³osów, drapaæ siê Nale y zachowaæ ostro noœæ w pracy z no yczkami. 3 Porz¹dkowanie stanowisk. Dok³adne mycie stolików z u yciem p³ynu do mycia naczyñ. 30 10 4 Obliczenie gêstoœci wszystkich koœci. 10 5 Obliczenie œredniej gêstoœci koœci dla ptaka i ssaka, przeliczenie jednostki. Nauczyciel powinien zwróciæ uwagê na gêstoœæ koœci u cz³owieka. 10 6 Opracowanie wniosków. 15 7 Wype³nienie ankiet. 5 Ca³kowity czas trwania jednostki 90 7. Obudowa do zajêæ blokowych Informacje, które otrzymuj¹ uczniowie w kartach pracy: Informacja 1: Koœci ptaków zadziwiaj¹ swoj¹ lekkoœci¹. Wiele z nich to koœci pneumatyczne o porowatej strukturze, maj¹ce po³¹czenie z uk³adem oddechowym. http://www.sciaga.pl/tekst/2478 3 charakterystyka_ptakow Koœci pneumatyczne maj¹ w œrodku puste przestrzenie. Dziêki temu szkielet ptaka jest lekki. Jefimow M., Sêkstas M.: Puls ycia. podrêcznik do biologii dla gimnazjum. Nowa Era, 2009 Informacja 2: Koœci ptaka s¹ puste w œrodku, co czyni je mniej gêstymi, ni koœci innych krêgowców i umo liwia lot. http://go.hrw.com/resources/go_sc/mb/hx1pe802.pdf strona 148 Informacja 3: Koœci ptaka s¹ mniejsze i l ejsze, dlatego ³atwiej mog¹ lataæ. Jeœli ssak próbowa³by lataæ przy pomocy swoich grubych koœci, mog³oby to zakoñczyæ siê roztrzaskaniem zwierzêcia http://wiki.answers.com/q/what_is_the_bone_density_of_of_a_bird
Informacja 4: Szkielet ptaka i nietoperza wydaje siê byæ l ejszy, bo jest delikatniejszy; w rzeczywistoœci szkielet ptaka œpiewaj¹cego wa y tyle samo, co szkielet tej gryzonia o tej samej masie. Koœci ptaka maj¹ wiêksz¹ gêstoœæ ni koœci ssaka, dlatego te s¹ ciê kie, nawet jeœli s¹ cienkie i czasami nawet puste w œrodku. http://www.sciencedaily.com/releases/2010/03/100322112103.htm Gêstoœæ to stosunek masy cia³a do zajmowanej przez nie objêtoœci w okreœlonej temperaturze. Jednostki gêstoœci: kilogram na metr szeœcienny kg/m 3 (w SI), kg/l, g/cm 3 Obliczenie œredniej wartoœæ gêstoœci koœci ptaka i ssaka: dodaæ wszystkie wartoœci gêstoœci koœci ptaka/ssaka i podzieliæ przez iloœæ pomiarów. Dane dot. gêstoœci koœci: Istota zbita koœci ~1.8 g/cm 3 kurczak; 1.5 2 g/cm 3 cz³owiek, Istota g¹bczasta 0.3 g/cm 3 kurczak; 0.2 0.6 g/cm 3 cz³owiek http://www.biomedcentral.com/content/pdf/1475 925x 5 45.pdf 8. Uwagi Problemy, które mog¹ wynikn¹æ na zajêciach: œrednie gêstoœci koœci nie ró ni¹ siê znacznie od siebie niedok³adnoœæ pomiaru, niekoniecznie wynikaj¹ca z zaniedbania, a np. przyczyn technicznych: niedok³adna waga, trudne dla uczniów do odczytania wartoœci na cylindrze ; wiêksza gêstoœæ koœci ssaka ni ptaka por. wy ej, powietrze z koœci ptaka nie znalaz³o ujœcia, st¹d zani ony wynik; du a rozbie noœæ gêstoœci podczas pomiarów jednej i drugiej grupy koœci sprawdziæ oczyszczenie koœci z tkanek miêkkich, sprawdziæ dzia³anie wagi. Zwróciæ uwagê na: Wnioski nie krytykowaæ, nie odrzucaæ wniosków uczniów, a zachêciæ do wnikliwej analizy, zadawaæ pytania, podpowiadaæ: Pomyœl, do czego to siê ptakom przydaje? Jaki musi byæ szkielet, aby utrzymaæ miêœnie poruszaj¹ce skrzyd³ami? Uzasadnij swoje zdanie (chêæ i umiejêtnoœæ wnioskowania wydaje siê byæ wa niejsza od samych wniosków, zw³aszcza, e w fachowej literaturze i podrêcznikach spotyka siê ró ne informacje). strona 149
9. Literatura uzupe³niaj¹ca http://rspb.royalsocietypublishing.org/content/early/2010/03/13/rspb.2010.0117.full.pdf po angielsku badania nad gêstoœci¹ koœci u ptaków (najwy sza œrednia gêstoœæ), nietoperzy i gryzoni. Marzec 2010 http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/20236981 abstrakt pracy nad gêstoœci¹ koœci ptaków: Dumont ER. Bone density and the lightweight skeletons of birds. http://www.sciencedaily.com/releases/2010/03/100322112103.htm po angielsku szkielet ptaka wydaje siê byæ l ejszy, bo jest delikatniejszy, w rzeczywistoœci szkielet ptaka œpiewaj¹cego wa y tyle samo, co szkielet tej samej wielkoœci gryzonia. Koœci ptaka maj¹ wiêksz¹ gêstoœæ. http://dmfr.birjournals.org/cgi/content/abstract/31/5/313 dane dot. gêstoœci koœci strona 150
10. Karta pracy ucznia KARTA PRACY dla 2 uczniów: (imiona i nazwiska uczniów) Porównanie gêstoœci koœci ptaka i ssaka W Internecie i podrêcznikach dostêpne s¹ nastêpuj¹ce informacje: Informacja 1: Koœci ptaków zadziwiaj¹ swoj¹ lekkoœci¹. Wiele z nich to koœci pneumatyczne o porowatej strukturze, maj¹ce po³¹czenie z uk³adem oddechowym. http://www.sciaga.pl/tekst/2478 3 charakterystyka_ptakow Koœci pneumatyczne maj¹ w œrodku puste przestrzenie. Dziêki temu szkielet ptaka jest lekki Jefimow M., Sêkstas M.: Puls ycia. podrêcznik do biologii dla gimnazjum. Nowa Era, 2009 Informacja 2: Koœci ptaka s¹ puste w œrodku, co czyni je mniej gêstymi, ni koœci innych krêgowców i umo liwia lot. http://go.hrw.com/resources/go_sc/mb/hx1pe802.pdf Informacja 3: Koœci ptaka s¹ mniejsze i l ejsze, dlatego ³atwiej mog¹ lataæ. Jeœli ssak próbowa³by lataæ przy pomocy swoich grubych koœci, mog³oby to zakoñczyæ siê roztrzaskaniem zwierzêcia http://wiki.answers.com/q/what_is_the_bone_density_of_of_a_bird Informacja 4: Szkielet ptaka i nietoperza wydaje siê byæ l ejszy, bo jest delikatniejszy; w rzeczywistoœci szkielet ptaka œpiewaj¹cego wa y tyle samo, co szkielet tej gryzonia o tej samej masie. Koœci ptaka maj¹ wiêksz¹ gêstoœæ ni koœci ssaka, dlatego te s¹ ciê kie, nawet jeœli s¹ cienkie i czasami nawet puste w œrodku. http://www.sciencedaily.com/releases/2010/03/100322112103.htm Zweryfikuj te informacje obliczaj¹c gêstoœci koœci ptaka (kurczak) i ssaka (œwinia) Gêstoœæ to stosunek masy cia³a do zajmowanej przez nie objêtoœci w okreœlonej temperaturze. Jednostki gêstoœci: kilogram na metr szeœcienny kg/m 3 (w SI), kg/l, g/cm 3 Która informacja wydaje ci siê s³uszna? Przypuszczam, e s³uszna jest informacja, gdy strona 151
Instrukcja: 1. Za³ó rêkawiczki (drób mo e byæ nosicielem bakterii salmonelli). 2. Przygotuj koœci z kurczaka i wieprzowe do wykonania pomiarów: za pomoc¹ no yczek do preparowania, oczyœæ koœæ z resztek miêsa, zwróæ uwagê, czy wszystkie koœci s¹ rozciête/rozbite. 3. Przygotuj wagê i cylinder miarowy nape³nij go wod¹. 4. Zwa koœæ (wynik zapisz w tabeli). 5. Zanotuj objêtoœæ wody w cylindrze miarowym A, zanurz koœæ w wodzie, odczytaj objêtoœæ B, oblicz objêtoœæ koœci (B A), zanotuj wynik. 6. Czynnoœci pkt. 4 5 powtarzaj ze wszystkimi koœæmi. Notuj wyniki! 7. Posprz¹taj stanowisko pracy zgodnie ze wskazówkami nauczyciela. 8. Umyj dok³adnie rêce ciep³¹ wod¹ z myd³em! 9. Oblicz gêstoœci wszystkich koœci ptaka i ssaka. 10. Oblicz œredni¹ wartoœæ gêstoœci koœci ptaka i œredni¹ wartoœæ gêstoœci ssaka: dodaj wszystkie wartoœci gêstoœci koœci ptaka i podziel przez iloœæ pomiarów. Powtórz obliczenia dla ssaka. 11. Wyniki podaj w jednostce uk³adu SI. Dokonuj¹c pomiarów uzupe³nij tabelê wyników, oblicz gêstoœci: Lp. kolejnego pomiaru Masa koœci ptaka Objêtoœæ koœci ptaka Gêstoœæ koœci ptaka Masa koœci wieprzowej Objêtoœæ koœci wieprzowej Gêstoœæ koœci wieprzowej 1 2 3 4 5 6 7 8 9 strona 152 10
ŒREDNIA GÊSTOŒÆ KOŒCI PTAKA = ŒREDNIA GÊSTOŒÆ KOŒCI SSAKA = dla porównania: gêstoœæ koœci cz³owieka wynosi 1.85 (g/cm 3 ) Pytania: 1. Koœci jakiego zwierzêcia maj¹ wiêksz¹ gêstoœæ? 2. Która informacja wydaje ci siê s³uszna po przeprowadzeniu badañ? 3. Dlaczego trzeba dokonaæ tylu pomiarów? Na podstawie w³asnych pomiarów i obliczeñ zaproponuj wpis o gêstoœci koœci ptaka i ssaka np. do Wikipedii : Oszacowanie kosztów materia³ów: Lp. Pomoc dydaktyczna do przeprowadzenia eksperymentu Iloœæ sztuk Cena jednostkowa Cena ³¹czna 1 koœci kurczaka 10 2,5 25 2 koœci wieprzowe 10 5 50 3 cylinder miarowy 1 35 35 4 rêkawiczki 3 pary 0,20 0,6 5 talerzyki jednorazowe 2 0,3 0,6 6 no yczki 1 8 8 7 rêczniki papierowe 10 2 20 8 waga 1 35 35 Suma kosztów: 174,2 strona 153
Oszacowanie kosztów pracy: Lp. Zadanie Czas wykonania (h) Liczba osób ¹cznie osobogodzin pracy Cena osobogodziny pracy (z³) Koszt 1 wykonanie pomiarów 0,5 2 1 15 15 2 wykonanie obliczeñ 0,33 2 0,66 15 9,9 3 wyci¹gniêcie wniosków 3,33 2 6,66 15 99,9 Suma: 124,8 Zaproponuj w jaki sposób mo na zmniejszyæ koszty eksperymentu: strona 154
11. Ankieta ewaluacyjna zajêæ Lp. Pytanie do ucznia Tak Raczej tak Trudno powiedzieæ Nie Zdecydowanie nie 1 Czy umiesz zmierzyæ objêtoœæ przedmiotu o nieregularnym kszta³cie? 2 Czy umia³byœ obliczyæ gêstoœæ pomidorów lub drewna? 3 Czy deska o objêtoœci 20 cm 3 mo e wa yæ tyle samo, co kulka elaza o tej samej objêtoœci? 4 Co by³o wg ciebie najciekawsz¹ czêœci¹ zajêæ? 12. Karta samooceny ucznia Jak oceniasz swój udzia³ w pracach? A jak pracowa³ partner? Zaznacz najbardziej pasuj¹c¹ odpowiedÿ: a) Ja i mój kolega/kole anka wnieœliœmy po 50% wk³adu pracy, b) Ja 70%, kolega/kole anka 30%, c) Ja 40%, kolega/kole anka 60 %, d) Ja wykona³em prawie ca³oœæ, kolega/ kole anka niewiele mi pomaga³a. strona 155