SCENARIUSZ zajęć „właściwości gleby”

Chemia, IV etap edukacyjny

Temat: Właściwości gleby

Treści kształcenia:

Podstawa programowa: Punkt 4.1. [uczeń]: tłumaczy, na czym polegają sorpcyjne właściwości gleby; opisuje wpływ pH gleby na wzrost wybranych roślin; planuje i przeprowadza badanie kwasowości gleby oraz badanie właściwości sorpcyjnych gleby.

Cele zoperacjonalizowane

Nabywane umiejętności

Kompetencje kluczowe:

• porozumiewanie się w języku ojczystym;

• myślenie matematyczne i podstawowe kompetencje naukowo‑techniczne;

• umiejętność uczenia się.

Etapy lekcji

1. Wstęp:

Nauczyciel krótko opowiada o procesie powstawania gleby jako powierzchniowej warstwy litosfery. Gleba (pedosfera) to warstwa skorupy ziemskiej powstała w wyniku procesów wietrzenia fizycznego, chemicznego i biologicznego. Nauczyciel przedstawia lub rozdaje schemat powstawania gleby:

W efekcie powstaje wielofazowy układ będący mieszaniną różnych substancji chemicznych i w różnym stanie skupienia.

2. Przebieg zajęć:

Uczniowie oglądają przykładowy film o powstawaniu gleby.

Nauczyciel zwraca uwagę, że każda gleba zależnie od skały macierzystej, z której powstała, warunków, w jakich zachodziły procesy wietrzenia tej skały, klimatu, ukształtowania terenu, czasu, działalności organizmów żywych i człowieka, ma charakterystyczny dla siebie tzw. profil glebowy. Proces glebotwórczy w Polsce doprowadził do wykształcenia w 52% gleb brunatnych na podłożu skał wapiennych. Nauczyciel przedstawia prezentację multimedialną nt. rodzajów gleb i poleca zapisanie nazw typów gleb wraz z ich procentowym występowaniem na terenie Polski.

Uczniowie zapisują występowanie i nazwy gleb w Polsce podczas prezentacji.

Nauczyciel informuje uczniów, że o rodzaju gleby występującej na danym terenie, jej składzie chemicznym czy odczynie można wnioskować na podstawie tzw. roślin wskaźnikowych. Są to rośliny o ściśle określonych, selektywnych wymaganiach – w związku z tym nie pojawią się na terenach, które ich nie spełniają. (Może wykorzystać doświadczenia własne uczniów w tym zakresie.) Np. fiołek polny wskazuje na glebę piaszczystą, łopian – na glebę gliniastą; rumianek pospolity rośnie na glebie ubogiej w wapń, a pokrzywa na glebie bogatej w azot; z kolei babka zwyczajna wymaga gleby zasadowej, a wrzos – gleby kwasowej. (Co uczniowie mogą zapisać jako notatkę do zeszytu.)

Większość roślin do życia i wzrostu potrzebuje odczynu obojętnego lub słabo kwasowego ( zapewnia to optymalną rozpuszczalność substancji odżywczych, tworzenie próchnicy i rozwój pożądanych mikroorganizmów glebowych). Większość gleb w Polsce ma pH z zakresu 4,6 – 6,5 (czyli gleby słabo i średnio kwasowe). Gleby o odczynie kwasowym zawierają zwykle mniej wapnia.

Nauczyciel pyta uczniów, czy znają proces tzw. wapnowania gleby. Zależnie od uzyskanych odpowiedzi wskazuje lub potwierdza jego związek ze zmianą pH gleby (przypominając równocześnie reakcję węglanu wapnia z kwasem solnym/octowym z lekcji o skałach wapiennych jako reakcję stosowaną dla zmniejszenia kwasowości gleb) i proponuje wykonanie doświadczalnego badania odczynu gleby (w grupach zadaniowych wyznaczonych przez nauczyciela – najlepiej 3‑4 osobowych).

Instrukcja przeprowadzenia doświadczenia i obserwacji

1. Opis teoretyczny badanego zjawiska: badanie odczynu gleby można wykonać przy użyciu papierka wskaźnikowego lub wykorzystując dostępny w sklepach ogrodniczych kwasomierz wykorzystujący tzw. płyn Helliga; o odczynie decyduje obecność jonów wodorowych i wodorotlenowych, jakie powstają w wyniku rozpuszczania substancji zawartych w glebie

2. Sformułowanie problemu badawczego oraz hipotezy:

W jaki sposób można określić odczyn gleby?

Hipoteza: Odczyn gleby wpływa na jej kwasowość.

3. Zestaw potrzebnych do doświadczenia narzędzi i materiałów:

każda grupa uczniów otrzymuje probówki z próbkami ziemi ogrodowej i doniczkowej, tryskawki z wodą destylowaną oraz uniwersalne papierki wskaźnikowe - w przypadku braku probówek można użyć zlewek

4. Spis czynności, które należy wykonać kolejno:

uczniowie dodają do probówek z próbkami gleby wody destylowanej i badają odczyn za pomocą papierka wskaźnikowego; w przypadku użycia zlewek zalewają wodą destylowaną próbki gleby i po opadnięciu / sedymentacji ziemi badają odczyn (do zmieszania gleby z wodą można użyć bagietek)

5. Uczniowie obserwują przebieg doświadczenia oraz na kartach pracy zapisują schemat doświadczenia, obserwacje i wnioski

Wnioski i obserwacje powinny zawierać opis zabarwienia papierków wskaźnikowych i po porównaniu ze skalą wskazanie odczynu.

(Weryfikacja kart pracy grupowych przez nauczyciela przed skserowaniem przez członków grupy i wklejeniem do zeszytów).

Nauczyciel może także wykorzystać do badania odczynu w formie pokazu kwasomierz ogrodowy Helliga.

Nauczyciel zadaje uczniom pytanie do rozważenia: Dlaczego hiacynty o barwie niebieskiej, które rosną w pobliżu mrowiska zmieniają barwę na czerwoną? Uczniowie w toku dyskusji powinni wysnuć wniosek, że jest to spowodowane obecnością w glebie kwasu mrówkowego. Czyli rośliny są wrażliwe na zmiany odczynu gleby, a co za tym idzie na zmiany jej kwasowości.

Nauczyciel wskazuje na kolejną ważną dla rozwoju roślin właściwość gleb – sorpcyjność, czyli zdolność do zatrzymywania / pochłaniania przez cząstki gleby substancji stałych, ciekłych i gazowych przez mineralne i organiczne cząstki koloidalne gleby. Właściwość ta umożliwia wchłanianie substancji odżywczych, soli mineralnych przez korzenie roślin, jest też odpowiedzialna za zatrzymywanie w glebie substancji toksycznych oraz regulację odczynu (chodzi tu o zdolności buforowe gleby). Nauczyciel proponuje do wykonania w tych samych zespołach doświadczalnego badania właściwości sorpcyjnych gleby.

Instrukcja przeprowadzenia doświadczenia i obserwacji

1. Opis teoretyczny badanego zjawiska: sorpcja, a właściwie adsorpcja w glebie, polega na wiązaniu na powierzchni cząstek koloidalnych gleby różnych substancji. Im więcej koloidów glebowych, tym większa zdolność do sorpcji.

2. Sformułowanie problemu badawczego oraz hipotezy:

W jaki sposób można określić właściwości sorpcyjne gleby?

Hipoteza: Właściwości sorpcyjne zależą od rodzaju gleby.

3. Zestaw potrzebnych do doświadczenia narzędzi i materiałów:

każda grupa uczniów otrzymuje zestaw dwóch zlewek, dwóch lejków zaopatrzonych w sączki bibułkowe, próbkę ziemi doniczkowej i próbkę piasku oraz zlewkę z wodą zabarwioną atramentem i ew. bagietkę

4. Spis czynności, które należy wykonać kolejno:

uczniowie ustawiają czyste zlewki obok siebie; lejki wyłożone sączkami napełniają – jeden ziemią doniczkową, a drugi - piaskiem – oba mniej więcej do połowy i trzymają nad zlewkami; następnie zwilżają próbki gleby i piasku taką samą ilością wody zabarwionej atramentem (można wykorzystać do tego bagietkę); po przesączeniu uczniowie oceniają zabarwienie i ilość wody przesączonej

5. Uczniowie obserwują przebieg doświadczenia oraz na kartach pracy zapisują schemat doświadczenia, obserwacje i wnioski

Wnioski i obserwacje powinny zawierać stwierdzenie, że zabarwiona atramentem woda po przesączeniu uległa odbarwieniu – w większym stopniu przy przejściu przez warstwę ziemi doniczkowej ( - zawiera więcej cząstek koloidalnych); po przejściu przez ziemię doniczkową wody jest mniej ( - koloidy glebowe adsorbują także wodę)

(Weryfikacja kart pracy grupowych przez nauczyciela przed skserowaniem przez członków grupy i wklejeniem do zeszytów).

3. Podsumowanie:

Nauczyciel przypomina znaczenie właściwości chemicznych gleby (odczyn i właściwości sorpcyjne), znaczenie procesu wapnowania dla odkwaszenia gleby oraz znaczenie procesów wietrzenia dla powstania różnych typów gleb.

Środki dydaktyczne:

• probówki lub zlewki w ilości zależnej od próbek gleby do badania odczynu / 1 zespół;

• tryskawki z wodą destylowaną;

• uniwersalne papierki wskaźnikowe;

• próbki ziemi ogrodowej i doniczkowej oraz piasku;

• po dwie zlewki i dwa lejki zaopatrzonych w sączki bibułkowe / 1 zespół;

• zlewki z wodą zabarwioną atramentem;

• ew. schemat powstawania gleby (opis w scenariuszu);

• fartuchy;

• bagietki;

• komputery z dostępem do Internetu;

• karty pracy ( na grupę lub dla każdego ucznia – zależnie od decyzji nauczyciela);

• film „Jak powstaje gleba” (zasób nr 2);

• prezentacja multimedialna „Rodzaje gleb” (zasób nr 1).

Metody dydaktyczne:

• pogadanka;

• rozmowa kierowana;

• praca z tekstem przewodnim;

• doświadczenie / eksperyment chemiczny;

• dyskusja.

Formy dydaktyczne:

• zbiorowa;

• indywidualna.

Zadanie dla chętnych

Zadanie: Zaproponuj doświadczenia pozwalające na określenie składu chemicznego gleby [np. jonów chlorkowych, węglanowych, siarczanowych (VI), azotanowych (V), żelaza (III), wapniowych itd.].

R1Pf7KpDcRqn3