Het aanleren van wetenschap door middel van de taal van de natuur: de winter doet zijn intrede op school 9-11

Transcriptie

1 9-11 jaar Benaming van de activiteit: Het aanleren van wetenschap door middel van de taal van de natuur: de winter doet zijn intrede op school Wetenschappelijke inhoud: Biowetenschap Beoogde concepten: fotosynthese, energie, licht Beoogde leeftijdsgroep: 9-11 jaar oud Duur van de activiteit: 2 uur Samenvatting: Deze studie rond het thema de winter doet zijn intrede op school wordt uitgevoerd met behulp van de nauw verweven technieken van observeren en experimenteren. Het concept van fotosynthese, een onderwerp binnen de biologie, wordt hier behandeld met behulp van een geïntegreerde aanpak die geografie (de wereldas, natuurlijke fenomenen), chemie (de methode voor de scheiding van moleculaire structuren), natuurkunde (de interactie tussen licht en materie) en de schone kunsten (de harmonie van kleuren die een plant vertoont wanneer het seizoen verandert) combineert. Het project stimuleert de leerlingen om een geïntegreerd standpunt met betrekking tot wetenschap aan te nemen. Doelstelling: De leerlingen begrijpen hoe licht en chlorofyl op elkaar inwerken en zo aan de basis liggen van de fysiologische veranderingen die planten bij de overgang van seizoen ondergaan. De leerlingen begrijpen dat het concept van fotosynthese, een onderwerp binnen de biologie, een combinatie is van geografie (de wereldas, natuurlijke fenomenen), chemie (de methode voor de scheiding van moleculaire structuren), natuurkunde (de interactie tussen licht en materie) en de schone kunsten (de harmonie van kleuren die een plant vertoont wanneer het seizoen verandert). De leerlingen staan positief tegenover wetenschappelijke kennis en krijgen de kans om hun observatie- en experimenteervaardigheden te combineren. Materiaal (per groep): Groene, gele en gedroogde bladeren; verse en droge takken Alcohol (25 ml) Filtreerpapier 5 bekers of glazen Wat touw Het aanleren van wetenschap door middel van de taal van de natuur: de winter doet zijn intrede op school Auteurs: Ayse OĞUZ UNVER, Kemal YURUMEZOĞLU en Songul SEVER The content of the present document only reflects the author s views and the European Union is not liable for any use that may be made of the information therein.

2 Lesplan 1. Aanzet (Hypotheses vormen) Dit project omvat activiteiten die zowel binnen als buiten het klaslokaal plaatsvinden. In de eerste fase worden de leerlingen in de herfst of winter mee naar buiten genomen. Er wordt hun gevraagd om rond te kijken en feiten op te merken die erop wijzen dat de winter in aantocht is (vooral dan met betrekking tot het feit dat de bomen hun bladeren verliezen). De leerlingen wordt eerst gevraagd waar planten hun voedsel vandaan halen. Daarna, om te bepalen wat de leerlingen al weten, wordt de volgende vraag gesteld: Hoe kunnen bomen die hun bladeren verliezen tijdens de winter toch voldoende voedsel opnemen? Verschillende ideeën (alternatieve structuren) in lijn met de vorige studies kunnen opduiken. Enkele voorbeelden van hypotheses vanuit vorige studies: - Fotosynthese gebeurt enkel in de groene bladeren van planten (bv. Amir &Tamir, 1994; Giordan, 1990). - Chlorofyl bevindt zich enkel in de groene bladeren van planten (bv. Mikkila, 2001). - Een plant die zijn bladeren tijdens de wintermaanden verliest, doet niet aan fotosynthese en wordt daarom tot aan de lente gevoed met mineralen die het vanuit de bodem absorbeert (bv. Cañal, P. 1999; Ray & Beardsley, 2008). - Planten halen hun voedsel uit de bodem via hun vertakte wortels. - Tijdens de zonnige seizoenen bereiden de planten zich voor op de winter door hun eigen voedsel te gaan produceren en dat op te slaan (bv. Cañal, P. 1999). - Omdat planten in de winter niet aan fotosynthese doen, hebben ze geen chlorofyl nodig. - Het vallen van de bladeren heeft niets te maken met de seizoenen; het feit dat planten hun bladeren verliezen is een excretiemethode. 2. Onderzoek De tweede fase bestaat eruit dat de leerlingen een antwoord proberen te vinden op de vraag die voortvloeit uit hun observatie van de natuur. Die onderzoeksvraag wordt behandeld in een laboratoriumexperiment. Binnen het observatiegebied wordt er een boom gekozen waarvan enkele groene, gele en droge bladeren evenals verse en droge takjes worden vergaard. Er worden evenveel groene, gele als droge bladeren verzameld (Afbeelding 1) alsook enkele verse en droge takjes (Afbeelding 2). Afbeelding 1: Eenzelfde aantal groene, gele en droge bladeren genomen van de gekozen boom Afbeelding 2: De verse en droge takjes genomen van de gekozen boom

3 In het laboratorium wordt aan papierchromatografie gedaan: gelijke monsters van de groene, gele en gedroogde bladeren en van de verse en gedroogde takken (2 g) worden van de groep genomen en vermalen in afzonderlijke vijzels met eenzelfde hoeveelheid alcohol (25 g). Lange stroken filtreerpapier worden in de gevormde oplossing gedopt. De leerlingen laten de stroken ongeveer minuten in de bekers staan. Gedurende en na afloop van deze periode wordt de leerlingen gevraagd om de veranderingen in de filtreerpapiertjes te observeren en notities te nemen. De opstelling van het experiment wordt hieronder weergeven (Afbeelding 3). Afbeelding 3: Opstelling van het experiment 3. Evaluatie Na een tijdje zal duidelijk worden dat het filtreerpapier van de oplossing van de groene bladeren in geel, groen en oranje verandert. Het filtreerpapier van de oplossing van de gele bladeren zal in vergelijking met de groene bladeren minder groen, maar meer geel en oranje vertonen. Bij de oplossing van de droge bladeren zal er echter geen enkele kleurwijziging optreden. Wanneer de filtreerpapiertjes in de verschillende oplossingen van de verse en droge takjes worden bekeken, zal duidelijk worden dat het papier in de oplossing van verse takken er min of meer groen uitziet. Op het filtreerpapier in de oplossing van de droge takjes zal helemaal geen kleur te zien zijn. Terwijl de leerlingen voor de activiteit misschien nog beweerden dat enkel de groene bladeren van planten chlorofyl bevatten, zijn ze na afloop van het experiment in staat om chlorofyl te ontdekken in de takken en bladeren in bruintinten. Hierdoor zijn ze volledig verlost van de misvatting dat bomen die hun bladeren verliezen, geen chlorofyl bevatten. De leerlingen kregen de kans om binnen de laboratoriumsetting aan te tonen hoe een boom die zijn bladeren verliest, toch in leven kan blijven. Door het experiment weten de leerlingen nu ook dat fotosynthese niet alleen plaatsvindt in groene planten. Deze nieuwe kennis houdt in dat er sprake is van fotosynthese wanneer chlorofyl aanwezig is. Omdat de gele bladeren en de verse takjes chlorofyl bevatten, konden ook zij het proces van fotosynthese ondergaan. De vraag die aan het begin van het experiment werd gesteld, namelijk hoe licht en chlorofyl op elkaar inwerken en zo aan de basis liggen van de fysiologische veranderingen die planten bij de overgang van seizoen ondergaan, wordt verklaard door het antwoord op de vraag: Hoe kunnen bomen die hun bladeren verliezen tijdens de winter toch voldoende voedsel opnemen? Het feit dat bomen hun bladeren verliezen in de winter is een soort van automatische aanpassing die ervoor zorgt dat ze minder worden beïnvloed door de koude. Door middel van een wetenschappelijke vorming die interactie met de natuur mogelijk maakt, staan de leerlingen positief tegenover wetenschappelijke kennis en ontstaat er een zinvolle leerervaring. De activiteit met als thema de winter doet zijn intrede op school kan worden gebruikt om de observatievaardigheden van de leerlingen te ontwikkelen. Het project kan worden uitgevoerd om de interactie van licht en chlorofyl te verklaren door middel van observatievaardigheden en een laboratoriumexperiment. Het concept van fotosynthese, een onderwerp binnen de biologie, werd hier behandeld door middel van een geïntegreerde aanpak die geografie (de wereldas, natuurlijke fenomenen), chemie (de methode voor de scheiding van moleculaire structuren), natuurkunde (de interactie tussen licht en materie) en de schone kunsten (de harmonie van kleuren die een plant vertoont wanneer het seizoen verandert) combineert. Het project stimuleert de leerlingen met andere woorden om een geïntegreerd standpunt met betrekking tot wetenschap aan te nemen. Het biedt hun de mogelijkheid om hun ervaringen in de natuur en in het laboratorium te internaliseren en om ze in hun eigen leven te incorporeren.

4 Experiment 1: Kleuren van de natuur Materiaal: gelijke monsters van groene, gele en gedroogde bladeren (2 g), 25 ml alcohol, 3 vijzels, 3 filtreerpapiertjes - Leg de monsters van de groene, gele en gedroogde bladeren elk in een vijzel; - Giet 25 ml alcohol in iedere vijzel; - Vermaal de bladeren samen met de alcohol; - Steek in elk monster een filtreerpapiertje. Welke kleur(en) zal/zullen op de drie filtreerpapiertjes verschijnen? Voorspel het resultaat vooraleer je het experiment effectief uitvoert. Groene bladeren Filtreerpapier-2: Gele bladeren Filtreerpapier-3: Gedroogde bladeren Welke kleur(en) is/zijn er op de twee filtreerpapiertjes verschenen? Noteer wat je ziet. Groene bladeren Filtreerpapier-2: Gele bladeren Filtreerpapier-3: Gedroogde bladeren Wat heb je door dit experiment ontdekt? Leg uit door je voorspellingen en observaties met elkaar te vergelijken.

5 Experiment 2: Kleuren van de natuur Materiaal: gelijke monsters van verse en droge takjes (2 g), 25 ml alcohol, 2 vijzels, 2 filtreerpapiertjes - Leg de monsters van de verse en droge takjes elk in een vijzel; - Giet 25 ml alcohol in iedere vijzel; - Vermaal de takken samen met de alcohol; - Steek in elk monster een filtreerpapiertje. Welke kleur(en) zal/zullen op de twee filtreerpapiertjes verschijnen? Voorspel het resultaat vooraleer je het experiment effectief uitvoert. Verse takjes Droge takjes Welke kleur(en) is/zijn er op de twee filtreerpapiertjes verschenen? Noteer wat je ziet. Verse takjes Droge takjes Wat heb je door dit experiment ontdekt? Leg uit door je voorspellingen en observaties met elkaar te vergelijken.