SCENARIUSZ LEKCJI BIOLOGII Z WYKORZYSTANIEM FILMU Czy dobór naturalny działa. SPIS TREŚCI: I. Wprowadzenie. II. Części lekcji. 1. Część wstępna. 2. Część realizacji. 3. Część podsumowująca. III. Karty pracy. 1. Karta pracy 1. 2. Karta Pracy 2. IV. Odpowiedzi do kart pracy. 1. Odpowiedzi do kart pracy 1. 2. Odpowiedzi do karty pracy 2. V. Praca domowa. 1
I. WPROWADZENIE. Ewolucja to jeden z najtrudniejszych tematów w biologii i nie powinno dziwić, że jest on rzadko omawiany na lekcjach lub realizowany jedynie w niewielkim stopniu. Nie zmienia to jednak faktu, że ewolucja to najważniejsza teoria współczesnej biologii bez niej każda inna dziedzina tej nauki jest niepełna. Prawdziwym wyzwaniem jest przedstawienie biologii ewolucyjnej tak aby wystrzec się utartych schematów (tzw. dowody ewolucji, przedstawianie ewolucji przez przeciwstawienie teorii Darwina i Lamarcka) i jednocześnie atrakcyjnie przedstawić abstrakcyjne idee ewolucjonizmu, które na początku mogą wydawać się trudniejsze do zrozumienia i przekazania uczniom. W tym scenariuszu wykorzystane zostaną środki multimedialne w połączeniu z realizacją prostego eksperymentu myślowego, co pozwoli przedstawić podstawowe i nie najłatwiejsze pojęcie teorii ewolucji dobór naturalny. Poziom nauczania: gimnazjum i liceum Przedmiot: Biologia. Dział programowy: Ewolucjonizm / Ekologia (do wyboru w zależności od ujęcia tematu przez nauczyciela) Temat: Ewolucja drogą doboru naturalnego rola zmienności. Cele lekcji: Główny: Zrozumienie mechanizmu ewolucji przez dobór naturalny. Cele szczegółowe: poznawcze uczeń: definiuje pojęcia: zmienność, ewolucja, dobór naturalny, przeżywalność potrafi wskazać konsekwencje braku zmienności w ewolucji biologicznej umie w otaczającej przyrodzie znaleźć przykłady zmienności na różnym poziomie potrafi własnymi słowami opisać działanie doboru naturalnego kształtowanie określonych umiejętności uczeń: 2
potrafi zastosować komputer do poszerzania wiedzy z wykorzystaniem informacji zawartej w Internecie rozumie związek między przeżywalnością organizmu a jego ewolucją biologiczną potrafi wyjaśnić na czym polega proces doboru naturalnego umie na podstawie filmu i kart pracy podać biologiczne przykłady doboru naturalnego rozumie dlaczego zmienność nie znika całkowicie w procesie ewolucji biologicznej wychowawcze uczeń: ma świadomość roli jaką odgrywa ewolucja w historii życia posługuje się zdobytą wiedzą w konstruowaniu swojego poglądu na istnienie i ewolucję życia na Ziemi rozumie związek między ewolucją przez dobór naturalny a zjawiskami przypadkowymi dokonuje próby sformułowania własnych wniosków i poglądów na temat teorii ewolucji oraz jej niezależności od jakichkolwiek wyższych, niebiologicznych sił zdobywa wiedzę i umiejętności niezbędne do dalszego kształcenia na kierunkach ścisłych i przyrodniczych II. CZĘŚCI LEKCJI. 1. Część wstępna. nauczyciel przedstawia plan pracy na lekcji rozdaje uczniom karty pracy prosi o uważne obejrzenie filmu 3
2. Część realizacji. Zagadnienie Poznanie znaczenia doboru naturalnego w ewolucji życia na Ziemi. Cele edukacyjne pokazanie znaczenia zmienności jako podstawowej cechy życia na ziemi poznanie różnych przejawów zmienności biologicznej (genetyczna, morfologiczna, etc.) Czynności nauczyciela uświadamia uczniom, że każda cecha biologiczna jest zmienna i nie ma 2 identycznych osobników podaje adres strony na której znajduje się film naprowadza uczniów na zdefiniowanie różnych typów zmienności (karta pracy I, zadanie A) na podstawie karty pracy I (zadania A i B) wprowadza pojęcie mutacji karta pracy II, zadanie A: wprowadzenie do stworzenia rozkładu przykładowej cechy Czynności ucznia określa z czym kojarzy mu się pojęcie zmienności przełącza się na stronę internetową podaną przez nauczyciela podaje różne poziomy i rodzaje zmienności biologicznej odpowiada na pytanie A, karta I odpowiada na pytanie B karta I, dochodzi do pojęcia mutacji sporządza rozkład przykładowej cechy na podstawie zadania A, karta II Proponowane procedury osiągnięcia celów analizowanie treści zawarte w filmie uzupełnianie karty pracy skonstruowanych na podstawie filmu Proponowane środki dydaktyczne film Co to jest dobór naturalny? karty pracy wykonane na podstawie filmu instrukcje hodowli popularnych gatunków storczyków w warunkach domowych dobór naturalny poznanie jego definicji oraz zrozumienie sposobu w jaki generuje on ewolucję biologiczną wskazuje na zróżnicowane przeżywanie organizmów jako jeden z przejawów zmienności wprowadza pojęcie dostosowania na omawia sekwencje z udziałem kosiarki w filmie (karta pracy II, zadanie B) wykonuje zadanie B, karta II co pozwala na wyprowadzenie i zdefiniowanie pojęcia dostosowania organizmu oraz przyporządkowanie elementów procesu ewolucji do poszczególnych elementów definicji doboru niezbędne elementy procesu ewolucji naprowadza uczniów na 3 najważniejsze elementy procesu ewolucji: (I) zróżnicowana przeżywalność; (II) rozmnażanie osobników przeżywających; (III) dziedziczenie ich cech prosi o sformułowanie definicji życia doboru naturalnego kontroluje pracę uczniów przyporządkowuje aspektu omawianej sekwencji filmowej do elementów zadania B, karta II rozwiązuje zadanie C, karta II, dzięki któremu poznaje niezbędne elementy ewolucji biologicznej przez dobór naturalny formułuje z pomocą nauczyciela formalną definicję doboru naturalnego 4
3. Część podsumowująca. Nauczyciel: podsumowuje informacje uzyskane przez uczniów na lekcji analizuje i ocenia ich pracę wskazuje, że ewolucja życia na ziemi odbywa się wyłącznie drogą doboru naturalnego zadaje i wyjaśnia pracę domową 5
III. KARTY PRACY 1. Karta pracy 1. 1. Podziel wymienione rodzaje zmienności na zmienność biologiczną osobników (tzw. zmienność osobnicza) oraz zmienność niebiologiczną. Wyjaśnij dlaczego przypadki niebiologiczne nie są zmiennością osobniczą - różne odmiany storczyków posiadają różne kolory - rośliny rosną na glebie o zróżnicowanej żyzności - różne rodzaje lasów różnią się wilgotnością ściółki - różna gatunki papryki mają owoce różnego koloru - łania każdego roku rodzi potomstwo o różnej wadze urodzeniowej - kolby kukurydzy nawet na jednej roślinie mają różną długość - różne rodzaj skał są kruszone przez płynącą wodę w różnym tempie - każdy człowiek ma nieco inne wersje ważnych genów w swoich komórkach Podaj przykłady zmienność osobniczej: a) MIĘDZYGATUNKOWEJ (różnice między różnymi gatunkami) b) WEWNĄTRZGATUNKOWEJ (pomiędzy osobnikami tego samego gatunku) c) WEWNĄTRZOSOBNICZEJ (w obrębie jednego i tego samego osobnika) 6
2. W grupach sporządź listę słów z którymi kojarzy się słowo mutacja. Skorzystaj z zasobów internetowych jeśli masz taką możliwość aby znaleźć dodatkowe skojarzenia. Wszystkie trzy poniższe terminy oznaczają mutację. Jak myślisz który z nich związany jest najbardziej z tematem lekcji (zmienność między organizmami?) Mutacja to zmiana tonu i wysokości głosu młodych mężczyzn w czasie dojrzewania Mutacja to losowa (przypadkowa) zmiana w genach organizmu, powodująca czasami powstanie nowej, innej odmiany danej cechy (np. Koloru, wysokości, tempa wzrostu, itd.) Mutacja to wersja gazety lub innego czasopisma przygotowana specjalnie na potrzeby danej miejscowości lub regionu. 7
3. Pan Kowalski zmierzył 30 jabłek określając średnicę każdego z nich. Jego poszczególne pomiary (w milimetrach) znajdują się poniżej. Wykonaj rozkład wartości tych pomiarów wpisując po 1 kropce w odpowiednim przedziale w tabeli poniżej, zaczynając od wiersza nr 1. Np. dla jabłka o średnicy 46 kropkę postawimy w rubryce 4050. Jeśli więcej jabłek mieści się w danym przedziale kolejne kropki stawiamy w kolejnych wierszach (2, 3, ). Pomiary 11, 26, 28, 31, 44, 48, 61, 47, 24, 48, 21, 12, 38, 33, 54, 39, 54, 34, 52, 63, 41, 41, 51, 42, 69 7 6 5 4 3 2 1 10-20 20-30 30-40 40-50 50-60 60-70 8
Podobne pomiaru przeprowadzono na korzeniach buraków wyniki znajdują się poniżej. Sporządź analogiczny rozkład dla tych pomiarów. Pomiary buraka: 41, 44, 49, 51, 52, 52, 43, 43, 45, 56, 61, 42, 47, 59, 51, 52, 44, 47, 51 9 8 7 6 5 4 3 2 1 10-20 20-30 30-40 40-50 50-60 60-70 Która cecha ma większą zmienność średnica jabłka czy buraka? Co w powyższych wykresach wskazuje na poziom zmienności? 9
2. KARTA PRACY 2. 1. Poniższe przypadki opisują przykładowe historie pewnych organizmów. W każdym przypadku zaznacz na czerwono czynnik doboru naturalnego, na zielono cechę która podlega doborowi naturalnemu oraz zaznacz kierunek ewolucji. Pierwszy przykład pochodzi z filmu. Przypadek 1. W populacji słomkownika zwyczajnego rosną osobniki o różnej wysokości. Katastrofa w postaci przejeżdżającej kosiarki powoduje wymieranie osobników zbyt wysokich, w wyniku czego cała populacja staje się coraz niższa. Przypadek 2. W populacji żyrafy zwyczajnej pożywienie znajduje się na dużej wysokości. Tyko osobniki o długiej szyi zdobywają go na tyle dużo, by wydać potomstwo. Średnia populacja zawiera osobniki o coraz szyi. Przypadek 3. W pewnym jeziorze żyje gatunek rozwielitki. Osobniki tego gatunku mają różny kolor (czerwony, zielony oraz biały) oraz czułki o różnej długości. Osobniki o zbyt krótkich czułkach nie mogę dość szybko uciekać przed drapieżnymi rybami i giną, przez co średnia długość czułków. Przypadek 4. Na pewnej szwedzkiej wyspie żyje populacja sikorek modrych, w której szalej epidemia malarii. Sikorki mają układ odpornościowy o różnej sile i tylko osobniki o wystarczająco dużej odporności mogą się rozmnażać. Ich potomstwo dziedziczy tą odporność i średnia odporność tych ptaków w populacji. 10
2. Ewolucja biologiczna poprzez dobór naturalny działa dzięki czterem istotnym elementom, które częściowo poznałeś już wcześniej. Przyporządkuj ich graficzne ilustracje do definicji a następnie wskaż elementy filmu, które im odpowiadają. 1 2 3 4 Nr ilustracji Elementy ewolucji przez dobór naturalny Element filmu odpowiadający danemu czynnikowi Zróżnicowane przeżywanie osobników różniących się od siebie pod kątem określonej cechy Zmienność osobników pod kątem określonej cechy Dziedziczenie genetyczne danej cechy po rodzicach Rozmnażanie czyli produkcja potomstwa 11
IV. ODPOWIEDZI DO KART PRACY. 1. Odpowiedzi do karty pracy 1. 1. Podziel wymienione rodzaje zmienności na zmienność biologiczną osobników (tzw. zmienność osobnicza) oraz zmienność niebiologiczną. Wyjaśnij dlaczego przypadki niebiologiczne nie są zmiennością osobniczą. - różne odmiany storczyków posiadają różne kolory biologiczna - rośliny rosną na glebie o zróżnicowanej żyzności niebiologiczna (gleba nie jest żywa) - różne rodzaje lasów różnią się wilgotnością ściółki niebiologiczna las to nie jest pojedynczy osobnik - różna gatunki papryki mają owoce różnego koloru biologiczna - Łania każdego roku rodzi potomstwo o różnej wadze urodzeniowej biologiczna - Kolby kukurydzy nawet na jednej roślinie mają różną długość biologiczna - Różne rodzaj skał są kruszone przez płynącą wodę w różnym tempie niebiologiczna (skała to nie jest organizm żywy) - Każdy człowiek ma nieco inne wersje ważnych genów w swoich komórkach biologiczna Podaj przykłady zmienność osobniczej: [przykładów mogą być tysiące, poniżej podano tylko propozycje] a) MIĘDZYGATUNKOWEJ (różnice między różnymi gatunkami) np. różne kolory kwiatów u różnych gatunków róż; różne kolory i formy korzeni u różnych gatunków warzyw korzeniowych (marchew, burak, seler etc.) b) WEWNĄTRZGATUNKOWEJ (pomiędzy osobnikami tego samego gatunku) - u ludzi osoby wysokie i niskie - u tulipanów kwiaty czerwone lub żółte c) WEWNĄTRZOSOBNICZEJ (w obrębie jednego i tego samego osobnika) - np. liście na jednym drzewie mogą mieć różne rozmiary - owoce na jednej roślinie mogą mieć różną masę 12
2. W grupach sporządź listę słów z którymi kojarzy się słowo mutacja. Skorzystaj z zasobów internetowych jeśli masz taką możliwość aby znaleźć dodatkowe skojarzenia. Trzy poniższe terminy wszystkie oznaczają mutację. Jak myślisz który z nich związany jest najbardziej z tematem lekcji (zmienność między organizmami?) Mutacja to zmiana tonu i wysokości głosu młodych mężczyzn w czasie dojrzewania Mutacja to losowa (przypadkowa) zmiana w genach organizmu, powodująca czasami powstanie nowej, innej odmiany danej cechy (np. Koloru, wysokości, tempa wzrostu, itd.) Mutacja to wersja gazety lub innego czasopisma przygotowana specjalnie na potrzeby danej miejscowości lub regionu. 13
3. Pan Kowalski zmierzył 30 jabłek dla każdego określając jego średnicę. Jego poszczególne pomiary (w milimetrach) znajdują się poniżej. Wykonaj rozkład wartości tych pomiarów wpisując po 1 kropce w odpowiednim przedziale w tabeli poniżej, zaczynając od wiersza nr 1. Np. dla jabłka o średnicy 46 kropkę postawimy w rubryce 4050. Jeśli więcej jabłek mieści się w danym przedziale kolejne kropki stawiamy w kolejnych wierszach (2, 3, ) Pomiary 11, 26, 28, 31, 44, 48, 61, 47, 24, 48, 21, 12, 38, 33, 54, 39, 54, 34, 52, 63, 41, 41, 51, 42, 69 7 6 5 4 3 2 1 10-20 20-30 30-40 40-50 50-60 60-70 14
Podobne pomiaru przeprowadzono na korzeniach buraków wyniki znajdują się poniżej. Sporządź analogiczny rozkład dla tych pomiarów. Pomiary buraka: 41, 44, 49, 51, 52, 52, 43, 43, 45, 56, 61, 42, 47, 59, 51, 52, 47, 51 9 8 7 6 5 4 3 2 1 10-20 20-30 30-40 40-50 50-60 60-70 Która cecha ma większą zmienność średnica jabłka czy buraka? Co w powyższych wykresach wskazuje na poziom zmienności? Większą zmienność ma średnica jabłka, świadczy o tym szerokość otrzymanego rozkładu. 15
2. Odpowiedzi do karty pracy 2. 1. Poniższe przypadki opisują przykładowe historie pewnych organizmów. W każdym przypadku zaznacz na czerwono czynnik doboru naturalnego, na zielono cechę która podlega doborowi naturalnemu oraz zaznacz kierunek ewolucji. Pierwszy przykład pochodzi z filmu. Przypadek 1. W populacji słomkownika zwyczajnego rosną osobniki o różnej wysokości. Katastrofa w postaci przejeżdżającej kosiarki powoduje wymieranie osobników zbyt wysokich, w wyniku czego cała populacja staje się coraz niższa. Przypadek 2. W populacji żyrafy zwyczajnej pożywienie znajduje się na dużej wysokości. Tyko osobniki o długiej szyi zdobywają go na tyle dużo, by wydać potomstwo. Średnia populacja zawiera osobniki o coraz dłuższej szyi. Przypadek 3. W pewnym jeziorze żyje gatunek rozwielitki. Osobniki tego gatunku mają różny kolor (czerwony, zielony oraz biały) oraz czułki o różnej długości. Osobniki o zbyt krótkich czułkach nie mogę dość szybko uciekać przed drapieżnymi rybami i giną, przez co średnia długość czułków rośnie/zwiększa się. Przypadek 4. Na pewnej szwedzkiej wyspie żyje populacja sikorek modrych, w której szalej epidemia malarii. Sikorki mają układ odpornościowy o różnej sile i tylko osobniki o wystarczająco dużej odporności mogą się rozmnażać. Ich potomstwo dziedziczy tą odporność i średnia odporność tych ptaków w populacji zwiększa się. 16
2. Ewolucja biologiczna poprzez dobór naturalny działa dzięki czterem istotnym elementom, które częściowo poznałeś już wcześniej. Przyporządkuj ich graficzne ilustracje do definicji a następnie wskaż elementy filmu, które im odpowiadają. 1 2 3 4 Nr ilustracji 3 1 4 2 Elementy ewolucji przez dobór naturalny Zróżnicowane przeżywanie osobników różniących się od siebie pod kątem określonej cechy Zmienność osobników pod kątem określonej cechy Dziedziczenie genetyczne danej cechy po rodzicach Rozmnażanie czyli produkcja potomstwa Element filmu odpowiadający danemu czynnikowi Słomki długie są ścinane a krótkie pozostają całe. Słomki różnią się długością. Po wymarciu słomek długich potomstwo jest nieco niższe poniewa pochodzi od słomek krótkich. Po wymarciu słomek ścietych przez kosiarkę ich miejsce zastępują nowe słomki. 17
V. PRACA DOMOWA. Zastanów się gdzie w filmie pojawia się przypadek mutacji? Jak się on objawia? Mutacje mogę prowadzić do powstawania nowej, cennej zmienności często jednak są one szkodliwe i wywołują choroby. Korzystając z dostępnych w internecie i literaturze źródeł znajdź przykładu przynajmniej dwóch mutacji które są szkodliwe w przypadku człowieka. 18