Studentenes navn: Olav Myrvoll og Line Antonsen Hagevik 12. oktober NA153 Naturfag 1 Del 1 Nr. 2 av 4 rapporter

Transkript

1 Studentenes navn: Olav Myrvoll og Line Antonsen Hagevik 12. oktober 2011 NA153 Naturfag 1 Del 1 Nr. 2 av 4 rapporter

2 Innholdsfortegnelse 1. Innledning Teori Materiell og metode Utstyr Fremgangsmåte Fotodokumentasjon Gjennomføring med elever Risikovurdering: Observasjoner Drøfting Naturvitenskapelig drøfting Naturfagdidaktisk drøfting Konklusjon Kildeliste

3 Forsøk 2: Planters behov 1. Innledning Denne aktiviteten er hentet fra naturfagundervisning i økosystemer uke 36. I denne aktiviteten skal vi forestille oss at vi er astronauter som ønsker å dyrke på romferden, og lurer på om dette vil være mulig i et romskip, i denne oppgaven et plastposeromskip. Målet med denne aktiviteten er å bli kjent med planters behov og oppbygging, samt prosessene som skjer i planten; fotosyntese og celleånding. Aktuelle kompetansemål i læreplanen LK06: Etter 10. årstrinn: o o Forskerspiren Skrive logg ved forsøk og feltarbeid og presentere rapporter ved bruk av digitale hjelpemidler Planlegge og gjennomføre undersøkelser for å teste holdbarheten til egne hypoteser og velge publiseringsmåte Mangfold i naturen Beskrive oppbyggingen av dyre- og planteceller og forklare hovedtrekkene i fotosyntese og celleånding. Etter 7. årstrinn: o o Forskerspiren Formulere spørsmål om noe han eller hun lurer på, lage en plan for å undersøke en selvformulert hypotese, gjennomføre undersøkelsen og samtale om resultatet Mangfold i naturen: Undersøke og beskrive faktorer som påvirker frøspiring og vekst hos planter Undersøke og beskrive blomsterplanter og forklare funksjonene til de ulike delene Dersom vi ser på kompetansemålene etter 10. trinn, ser vi at denne aktiviteten vil være aktuell innenfor hovedområdet mangfold i naturen. Det aktuelle målet omfatter både dyreriket og 3

4 planteriket, men denne aktiviteten vil bare omhandle prosessene som skjer i planteceller, og dersom man legger opp til det kan det videreføres til arbeid med oppbyggingen av planteceller, da disse prosessene skjer i cellene til planten. Dette området vil derfor ikke bli dekket i sin helhet gjennom denne aktiviteten, men likevel vil en slik praktisk tilnærming kunne være med på å øke elevenes forståelse innenfor emnet da de faktisk selv får se at det skjer to forskjellige prosesser i planten, avhengig av om den har tilgang på lysenergi eller ei. Aktiviteten vil også være aktuell innenfor hovedområdet forskerspiren, både for elevene på ungdomstrinnet og på barnetrinnet. Elevene bør oppfordres til å lage hypoteser over hva de tror kommer til å skje med planten og gjennomføre forsøket for å teste ut om dette stemmer. Samtale om resultatet og/eller loggskriving i etterkant med etterfulgt publisering vil bidra til læring. For elevene på mellomtrinnet vil aktiviteten være relevant innenfor to av kompetansemålene i Mangfold i naturen, men disse vil ikke bli dekket i sin helhet. Elevene får undersøke og beskrive faktorer som påvirker vekst hos planter, men ikke frøspiring. De får også undersøke og beskrive planter, men ikke nødvendigvis blomsterplanter, og de må forklare funksjonene til de ulike plantedelene. Prosessene fotosyntese og celleånding vil ikke være et hovedfokus som man går dypt innpå på dette nivået, men aktiviteten vil kanskje vise elevene at dette er prosesser som skjer i planten og har betydning for den, for hele samspillet i naturen og alt liv på jorda. Dette kan for noen elever virke spennende og nysgjerrigheten og interessen i faget vil kanskje øke. 2. Teori Fotosyntese er navnet på den kjemiske prosessen alle planter som inneholder klorofyll bedriver for å utvikle biomassen de selv består av. Den vanligste formen for fotosyntese utnytter vann(h 2 O) og karbondioksid(co 2 ) i biosfæren, og omdanner dette til druesukker (C 6 H 12 O 6 ). Denne prosessen krever energi for å kunne gjennomføres. Denne energien henter plantene fra lyset. Fotosyntesen skjer bare i plantecellene i de grønne delene av planten, i organellen som kalles kloroplast. ( Fossum (udatert)) 4

5 Ettersom prosessen krever energi kalles den en endoterm reaksjon. Biproduktet av denne formen for fotosyntese er oksygen i gassform (O 2 ). Dette gjør at denne prosessen er livsviktig for alle organismer som er avhengige av oksygen og dermed så godt som for alt liv på planeten vår. Den balanserte reaksjonslikningen for denne formen for fotosyntese blir slik: 6H O CO C H O O lys( energi ) Fotosyntesen kan ses på som den reverserte reaksjonen av celleånding. Celleånding er en forbrenningsprosess mange organismer benytter seg av for å utvinne energi. Dette er også noe plantene må bedrive i mangel av lys. Den vanligste formen for celleånding skjer ved at en organisme forbrenner druesukker ved hjelp av oksygen og omdanner dette til vann (H2O) og karbondioksid(co2). Biproduktet av denne reaksjonen er energi som organismen trenger for å leve. Dette er dermed en eksoterm reaksjon. Hos plantene skjer dette i cellenes mitokondrie (Lokus (udatert)b). Den balanserte reaksjonslikningen for denne reaksjonen blir: C H O O 6H O CO energi For elever på barnetrinnet forutsettes det kjent at fotosyntesen er en reaksjon plantene driver med hvor oksygen er et produkt, som er essensiell for oss mennesker og tilnærmet alt liv på jorda. rde bør også kjenne til hvordan planter i hovedsak fungerer ved at de tar opp vann og næringsstoffer gjennom røttene og at bladene er ansvarlige for fotosyntesen. Ungdomsskoleelever bør i tillegg ha en forståelse av det kjemiske aspektet ved fotosyntesen, vite hvilke stoffer som inngår i prosessen og at dette er den reverserte prosessen av celleånding. De bør også ha noen kunnskaper om en plantes oppbygning og noe av deres cellestruktur. 3. Materiell og metode 3.1 Utstyr Plante Gjennomsiktig plastpose Dette er utstyr som ikke er spesielt krevende å få tak i, og det trenger heller ikke være kostbart. Elevene kan selv ta med seg en plante til en avtalt dag, eleven kan bruke planter som 5

6 er på skolen dersom dette er tilfellet eller de kan bruke planter fra naturen som er gravd opp med rota i behold. Gjennomsiktige plastposer kan skolen stille med, eller elevene kan ta dette med hjemmefra. Eventuelt kan hele klassen ha et felles forskningsobjekt. 3.2 Fremgangsmåte Vi fuktet en potteplante og puttet den i en gjennomsiktig pose som vi knøt igjen. Vi satte den på kjøkkenbenken der den får mye lys om dagen, men det er mørkt om natta. Vi observerte så hva som skjedde om natten, når planten står mørkt, og om dagen, når den har tilgang på lys, i ei uke. 3.3 Fotodokumentasjon Figur Om morgenen vise kondens på innsiden av posen. Dette er produkt av nattens celleånding. Foto: Olav Myrvoll, Figur I løpet av dagen samles kondensen fra celleåndingen i små dråper på plastposen som renner ned til plantens røtter Foto: Olav Myrvoll,

7 Figur Om kvelden vises resultatet av dagens fotosyntese. Vanndampen er forsvunnet fordi planten har brukt vannet i fotosyntesen. Foto: Olav Myrvoll, Figur Vi kunne ikke se noen tegn til mangelsykdommer på plantens blader. Foto: Olav Myrvoll, Gjennomføring med elever Dersom dette forsøket skulle blitt gjennomført med elever ville vi delt elevene i grupper. Alle gruppene kunne gjennomført forsøket slik som beskrevet i 3.2, men kanskje ville det vært mer interessant om hver gruppe testet forskjellige områder innenfor temaet. Eksempelvis kunne de ulike gruppene hatt ulike planter, noen skyggeplanter og andre solplanter, de kunne hatt ulik tilgang på lys eller kanskje noen kunne hatt en meitemark i jorda for å se om dette gjør noe med plantens tilgang på mineraler og næringsstoffer. Dette ville vi latt elevene selv være med å bestemme, og de kunne da fått undersøke det de selv lurte på og formulere hypoteser som de undersøkte. I tillegg ville vi latt forsøket gå over noe lengre tid, kanskje en måned. Dette ville gjort resultatet mye tydeligere og det ville vært lettere å danne seg et bilde av plantes behov. 3.5 Risikovurdering: Dette forsøket innebærer ingen risiko. 7

8 4. Observasjoner Om morgenen kunne vi observere dugg inne i plastposen som hadde kondensert på veggene. I løpet av dagen rant dette vannet nedover langs posen, og om kvelden hadde vannet forsvunnet. Vi klarte ikke å observere noen merkbar endringer på selve planten, i form av flekker eller annet. Det var også vanskelig å se noen endring i gassmengden i posen, men vi tror kanskje det så ut til at posen var mer fylt om dagen. 5. Drøfting 5.1 Naturvitenskapelig drøfting Om morgenen kan vi se produktene etter celleånding som skjer i plantecellenes mitokondrie om natten. Duggen som samler seg på innsiden av posen er vanndamp. Denne vanndampen kondenserer og renner nedover langs poseveggen slik at planten kan suge til seg vannet gjennom rota. Deretter går vannet gjennom stilkens vedrør. Dette vannet bruker planten i fotosyntesen som foregår i bladene, hovedsakelig i palisadecellene, men også litt i svampcellene. Plantens stengel driver også noe fotosyntese, men dette er ikke dens hovedoppgave, da dette er transport av ulike stoffer og å holde planten oppreist. Fotosyntese er en prosess som krever energi, og denne energien kommer i form av lys. Dette er årsaken til at fotosyntesen bare foregår om dagen da plantene har tilgang på lys. Celleånding er en prosess som gir fra seg energi derfor skjer denne om natten. Vi klarte ikke å se noen merkbar forskjell på selve planten, og ut fra dette kunne man tro at planten har alt den trenger i romskipet og kan leve der for alltid. Dersom vi hadde latt forsøket strekke seg over lengre tid ville vi kanskje observert noen missfarginger eller andre sykdomstegn på bladene, som et tegn på mineralmangel. Dette fordi planten bruker disse, men det blir ikke tilført mer og de vil heller ikke inngå i reversible reaksjoner. Prosessene som skjer i planten innebærer gassutveksling. Dette skjer, sammen med utskillingen av vanndamp, i bladet gjennom spalteåpninger. Vi trodde vi kunne se noe endring 8

9 i gassmengden i posen, og til å begynne med tenkte vi at vi kanskje hadde hull i posen slik at noe av lufta forsvant ut. Da posen ble litt mer fylt neste dag slo vi fra oss denne teorien. Vi begynte da å se på ligningene for fotosyntese og celleånding, og prøvde ut fra dette å finne ut om gassmengden skulle variere. Ved å se på ligningene ser vi at antall gassmolekyler holder seg konstant, altså det er 6O 2 og 6CO 2. Forskjellen vi da begynte å tenke på var om CO 2 kanskje tar større plass på grunn av det ekstra karbonatomet eller andre faktorer, men dette vil jo føre til at posen er mer fylt om natten enn om dagen, og dette var ikke tilfellet i forsøket. Den eneste forklaringen vi da klarte å resonere oss frem til var at kanskje lufta i posen ble noe oppvarmet på grunn av lyset. I følge partikkelmodellen beveger gasspartiklene seg raskere da, og det vil da se ut som om det er mer gass i posen fordi de har hyppigere kollisjoner med posen, selv om mengden egentlig er konstant (Hannisdal og Ringnes, 2011). 5.2 Naturfagdidaktisk drøfting Dette er et forsøk hvor elevene kan se teori som de har arbeidet med bli satt ut i praksis. Dette kan være nyttig for å øke elevenes forståelse, da mange elever har lettere for å forstå og tro på det de selv får oppleve. Før gjennomførelsen av forsøket vil sannsynligvis mange av elevene tro at planten vil dø stengt inne i en lufttett beholder da de har lært at planter trenger vann og karbondioksid for å leve. Da de har gjennomført forsøket og ser at planten kan leve selvstendig inni beholderen uten tilførsel av verken vann eller karbondioksid, vil de måtte forkaste denne hypotesen og finne en ny en basert på observasjonene deres. De bygger videre på sine tidligere kunnskaper om at planten trenger karbondioksid og vann for å leve. Det er kun planten selv som kan produsere dette, og elevene vil etter hvert konkludere med at planten også driver med celleånding, slik at det blir et slags kretsløp inne i plastposen. Aktiviteten gjør at elevene på samme måte som ved vitenskapelig forskning må ta utgangspunkt i de kunnskapene de sitter inne med, formulere en hypotese og teste ut denne. Når de så finner at denne ikke stemmer med observasjonene må de formulere en ny hypotese som kan utprøves og etter hvert kan bidra til å utvikle nye kunnskaper. Dette kan være med på å vise elevene hvordan all kunnskap vi har i dag opprinnelig stammer fra forsøk og ekspirimenter. Forsøk og andre praktiske arbeidsmetoder er gjennom satsningsområder som forskerspiren blitt en sentral del av undervisningen i naturfag i den norske skole. Internasjonale 9

10 undersøkelser slik som PISA viser at elevene som har mye laboratoriearbeid og eksperimenter skårer lavt på PISA-testen, og det samme gjelder for elevene som får teste ut egne hypoteser. (Sjøberg 2009). Dette kan se ut som et dilemma for norske skoler og lærere, da det ikke er samsvar mellom læreplanens mål og de internasjonale og nasjonale testene som skal vurdere og kunnskapsnivået hos elevene. En forklaring på hvorfor elevene som gjennomfører mye forsøk skårer lavere kan være at de ikke har forstått forsøket. Refleksjon og etterarbeid er svært viktig for at elevene skal ha et utbytte av forsøket. Dersom man utelukkende ser på PISA-resultatet vil man kanskje sitte igjen med en følelse av at praktisk arbeid bør få mindre plass i skolen for å klare å bli bedre på slike tester. Men det er da viktig å huske på alt som en slik test ikke kan teste elevene på, og alle verdiene som vil gå tapt dersom dette gjennomføres. I generell del av LK06 står det beskrevet hvordan skolen skal ruste elevene for fremtiden gjennom å bidra til utviklingen av holdninger og ferdigheter. Disse overordnede målene omfatter blant annet hvordan elevene skal bli meningssøkende og skapende mennesker, og dette er kvaliteter som ingen test kan måle(utdanningsdirektoratet 2006). Ei heller kan trivsel og selvfølelse måles ved hjelp av tester, og også dette er noe særegent og viktig i den norske skole. (Sjøberg 2009) Resultater av slike tester vil vise ei side av den norske skolen, men det er viktig å huske at det bare omtaler en brøkdel av alt som skjer i skolen og verdiene som skapes der. 6. Konklusjon Denne aktiviteten er med på å gi elevene en bedre forståelse av hvordan fotosyntesen foregår, nødvendigheten av denne prosessen, samt hvilke kriterier som må oppfylles for at plantene skal kunne gjennomføre sine prosesser. Viktigheten av praktisk arbeid i naturfag er ikke til å stikke under stol, og dette forsøket er et ypperlig eksempel på akkurat dette. Mange endringer kunne vært gjort dersom forsøket skulle blitt gjennomført sammen med elever, men det viktigste av alt er kanskje det at elevene skulle fått forske på noe de selv var interessert i og som har stor betydning for elevenes hverdag og vil bety stadig mer i fremtiden, selv om de i utgangspunktet kanskje ikke er klar over dette selv. 10

11 7. Kildeliste Fossum, S. (udatert) Store Medisinske Leksikon Fotosyntese. Hentet fra Hannisdal og Ringnes (2011) - Kjemi for lærere, Gyldendal Norsk Forlag Lokus123 (Udatert) b Tellus-nettressurs Plantecellens bygning, Hentet fra LanguageId=1&title=Plantecellens%20bygning Sjøberg, S. (2009) Naturfag som allmenndannelse, Gyldendal Akademiske Forlag Utdanningsdirektoratet (Udatert) Læreplan i naturfag kompetansemål. Hentet fra Utdanningsdirektoratet (2006) Kunnskapsløftet Generell del 11