Projekty badawcze 2018/2019 - kopernik.org.pl · elektryczność słabiej niż metale, ... ięc mogą być przyciągane przez magnes. ... Dzięki temu nie są one atakowane przez

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

[email protected]

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

[email protected]

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

[email protected]

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

[email protected]

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