Autor: Zyta Sendecka

Przedmiot: biologia

Temat: Fermentacje, czyli alternatywny sposób uzyskiwania energii

Grupa docelowa: uczniowie III etapu edukacyjnego – kształcenie w zakresie podstawowym i rozszerzonym

Podstawa programowa:

Kształtowane kompetencje kluczowe:

• kompetencje w zakresie rozumienia i tworzenia informacji;

• kompetencje matematyczne oraz kompetencje w zakresie nauk przyrodniczych, technologii i inżynierii;

• kompetencje cyfrowe;

• kompetencje osobiste, społeczne i w zakresie umiejętności uczenia się.

Cele operacyjne:

Uczeń:

• objaśnia przebieg procesu fermentacji i oddychania beztlenowego;

• analizuje i porównuje drogi przemiany pirogronianu w fermentacji alkoholowej, mleczanowej i w oddychaniu tlenowym;

• przeprowadza obserwację procesu fermentacji alkoholowej;

• zapisuje przebieg procesu fermentacji alkoholowej i mleczanowej w postaci reakcji chemicznej;

• wysnuwa wnioski na temat efektywności fermentacji w stosunku do oddychania tlenowego.

Strategie nauczania:

• konstruktywizm;

• konektywizm;

• IBSE (nauczanie przez dociekanie naukowe);

• strategia eksperymentalno‑obserwacyjna;

• nauczanie hybrydowe;

• strategia kształcenia wyprzedzającego.

Metody i techniki nauczania:

• odwrócona klasa;

• ćwiczenia laboratoryjne;

• ćwiczenia interaktywne;

• łańcuchy myślowe;

• praca z filmem;

• pokaz nauczycielski.

Formy pracy:

• praca indywidualna;

• praca w parach;

• praca w grupach;

• praca całego zespołu klasowego.

Środki dydaktyczne

• komputery dostępem do internetu;

• zasoby multimedialne zawarte w e‑materiale;

• tablica interaktywna/tablica, pisak/kreda;

• zestawy laboratoryjne do przeprowadzenia przez uczniów obserwacji fermentacji alkoholowej (odczynniki: woda wapienna, 100 ml ciepłej wody destylowanej, 10 g drożdży spożywczych, 50 g glukozy; aparatura: kolba stożkowa o pojemności 250 ml, zlewka, bagietka, korek z rurką odprowadzającą);

• zestaw laboratoryjny do przeprowadzenia pokazu nauczycielskiego (dwie probówki, 200 ml soku z kapusty, drożdże, cukier, folia);

• duże arkusze papieru i kolorowe mazaki.

Przed lekcją

Uczniowie samodzielnie zbierają i porządkują informacje związane z tematem lekcji, zapoznają się z treścią e‑materiału poświęconego tematowi fermentacji. Poszukują odniesień do wiedzy zdobytej w życiu codziennym.

Około 15‑20 minut przed lekcją nauczyciel przygotowuje się do pokazu. Do dwóch probówek, oznaczonych A i B, wlewa po 100 ml soku z czerwonej kapusty. Do jednej z probówek dodaje trochę drożdży i trochę cukru. Obydwie probówki szczelnie okleja folią.

Przebieg zajęć

Faza wstępna

1. Nauczyciel, odwołując się do wiedzy uczniów, zdobytej podczas wcześniejszych zajęć oraz samodzielnych przygotowań do lekcji, prosi ochotników o zdefiniowanie pojęć:

   • oddychanie tlenowe;

   • oddychanie beztlenowe;

   • glikoliza;

   • fermentacja.

2. Nauczyciel przedstawia temat i cele lekcji.

Faza realizacyjna

1. Nauczyciel dzieli klasę na grupy, rozdaje podopiecznym duże arkusze papieru i mazaki. Zadaniem każdego zespołu jest skonstruowanie na podstawie schematów zamieszczonych w sekcji „Przeczytaj” tabeli porównującej fermentację alkoholową i mleczanową pod względem substratów i produktów. Nauczyciel monitoruje pracę uczniów, koryguje ewentualne błędy.

2. Nauczyciel prezentuje klasie przygotowane ok. 15–20 minut przed lekcją dwie probówki z sokiem z czerwonej kapusty, szczelnie oklejone folią. Jedna z nich oprócz soku powinna zawierać niewielką ilość drożdży i cukru. Aby umożliwić uczniom późniejsze przewidywanie wyników doświadczenia, nauczyciel omówia wartość soku z czerwonej kapusty jako wskaźnika pH środowiska. Następnie zapisuje na tablicy łańcuch myślowy: „czerwona barwa liści kapusty – czerwone/fioletowe/niebieskie barwniki w liściach, kwiatach i owocach – barwniki w wakuolach – antocyjany – zmiana barwy antocyjanów w zależności od pH”. Przypomina, że antocyjany to barwniki rozpuszczalne w wodzie, zgromadzone w wakuolach komórek roślin okrytonasiennych nadające kwiatom, owocom, liściom (np. liściom kapusty czerwonej) kolor czerwony, fioletowy czy niebieski oraz że barwa antocyjanów zależy od pH – w roztworach kwaśnych (pH niskie) są czerwone, w roztworach zasadowych (pH wysokie) – niebieskie lub fioletowe.

3. Wykorzystując zapisany na tablicy ciąg myślowy, uczniowie rozbudowują poszczególne ogniwa łańcucha. Nauczyciel pyta podopiecznych, jakie według nich zajdą zmiany w obu probówkach.

4. Nauczyciel zachęca uczniów do utworzenia kolejnego łańcucha myślowego i na tablicy zapisuje: „drożdże – cukier – fermentacja alkoholowa – alkohol + dwutlenek węgla”. Prosi uczniów, aby zastanowili się, jak pojawienie się dwutlenku węgla oddziaływuje na środowisko biologiczne (dwutlenek węgla w środowisku wodnym tworzy słaby kwas węglowy, co powoduje zakwaszenie środowiska – obniżenie pH). Wskazana osoba zapisuje na tablicy wszystkie pomysły w formie mapy myśli. Nauczyciel informuje uczniów, że zweryfikują swoje przewidywania pod koniec lekcji.

5. Nauczyciel prezentuje probówki z sokiem z kapusty. Uczniowie weryfikują swoje pomysły zapisane w formie mapy myśli na tablicy. Następnie wykonują ćwiczenie nr 9 z zestawu.

6. Uczniowie, pracując w grupach, przeprowadzają obserwację procesu fermentacji alkoholowej zgodnie z instrukcją wyświetloną na tablicy interaktywnej przez nauczyciela. Odnotowują swoje spostrzeżenia i wnioski. Zapisują reakcję, która zaszła. Nazywają substraty oraz produkty reakcji.

7. Liderzy grup omawiają wyniki prac zespołu, nauczyciel ocenia ich poprawność.

Faza podsumowująca

Nauczyciel zadaje pytania skłaniające uczniów do podsumowania, np.:

• Jakie są sposoby wykrywania dwutlenku węgla jako produktu fermentacji alkoholowej?

• Jakie znacie przykłady zastosowania przez człowieka procesu fermentacji?

• W jaki sposób można wykazać różnice między fermentacją alkoholową, mleczanową a oddychaniem tlenowym?

Praca domowa

Uczniowie wykonują polecenie nr 1 (zamieszczone w sekcji „Film samouczek”): rozwiązują wskazane zadanie, a następnie oglądają film samouczek pt. „Fermentacja”, aby sprawdzić poprawność swojego toku rozumowania.

Materiały pomocnicze

Instrukcja przeprowadzenia obserwacji procesu fermentacji alkoholowej.

1. Do kolby stożkowej wsyp glukozę i zalej ją wodą destylowaną.

2. Całość wymieszaj za pomocą bagietki aż do rozpuszczenia się glukozy.

3. Dodaj drożdże spożywcze.

4. Kolbę zamknij korkiem.

5. Koniec rurki odprowadzającej umieść w zlewce z wodą wapienną.

6. Zapisz obserwacje, wnioski oraz zapisz reakcję, która zaszła. Nazwij substraty oraz produkty reakcji.

Wskazówki metodyczne opisujące różne zastosowania filmu samouczka

Film samouczek może być wykorzystany przez uczniów podczas samodzielnego przygotowywania się do zajęć.

Nauczyciel może zaprezentować film także na lekcjach dotyczących oddychania komórkowego.