Projekt edukacyjny: Cechy populacji jako podstawowego układu ekologicznego

Wstęp:
Termin ekologia zrobił w ostatnich latach zawrotną karierę i prawdopodobnie każdy uczeń słyszał to słowo wielokrotnie, chociaż pojęcie to jest dzisiaj wyraźnie nadużywane. Na rynku pojawiła się duża ilość produktów reklamowanych jako ekologiczne, wiele firm chwali się ekologicznymi instalacjami produkcyjnymi, nawet partie polityczne mają programy ekologicznego rozwoju. Nieporozumienie polega na tym, że dla większości ludzi ekologia i ochrona środowiska to jedno. Dlatego też głównym celem projektu edukacyjnego jest zapoznanie się z głównymi zagadnieniami ekologicznymi, a w szczególności z terminem populacja i wszystkimi innymi pojęciami z nim związanymi przez wykonanie takich doświadczeń jak:
Badanie dynamiki populacji Spirodeli wielokorzeniowej (Spirodela polyrrhiza), badanie wpływu zagęszczenia na tempo wzrostu, rozmnażania i śmiertelności populacji, badanie struktury wiekowej populacji Rzęsy drobnej (Lemna minor)
Pomysł wywodzi się ze stwierdzenia, iż podstawowym układem ekologicznym jest populacja.
Temat zostanie zrealizowany przez przedstawienie uczniom sytuacji stymulującej ich do samodzielnego opracowania problemów i zadań. W miarę potrzeb nauczyciel będzie służyć pomocą i ukierunkowywać działania uczniów.
Projekt pozwala na realizację celów kształcenia ekologicznego i kształtowania świadomości ekologicznej.

Projekt przeznaczony jest do zrealizowania w klasie II szkoły średniej

Czas trwania:
luty- czerwiec

Miejsce:
szkoła, dom rodzinny, teren (zbiorowiska wodne)

Plan realizacji projektu:
luty
Sformułowanie tematu , zawarcie kontraktu między nauczycielem, a uczniami, opracowanie instrukcji do pracy w grupach
marzec
Wspólne ustalenie zasad pracy oraz ustalenie kolejności wykonywania zadań, ustalenie kryteriów oceniania tworzenia projektu
kwiecień
Analiza wstępna wiedzy na wybrany temat , praca w grupach stworzenie mapy pojęć
maj
Realizacja przydzielonych zadań problemowych, konsultacje z nauczycielem , prowadzenie notatek
czerwiec
Integracja wiadomości – stworzenie mapy pojęć po zakończeniu pracy nad projektem, wnioski końcowe i ocena pracy według ustalonych kryteriów, zredagowanie gazetki :„ Cechy populacji - jako podstawowego układu ekologicznego’’
Wiadomości:
Uczeń:
- definiuje pojęcie ekologia wymieniając dwie zależności opisujące ten termin
- definiuje za pomocą trzech określeń pojęcie populacji jako podstawowego układu ekologicznego i umieszcza go na odpowiednim poziomie złożoności układów biologicznych
- wymienia cztery cechy, które charakteryzują populację posługując się parametrami grupowymi
- definiuje pojęcie struktura przestrzenna używając i wyjaśniając takie terminy jak: liczebność i zagęszczenie populacji, wyróżnia trzy typy rozmieszczenia
- definiuje pojęcie mechanizmy regulacji liczebności posługując się trzema terminami tj. rozrodczość, śmiertelność i migracje ,
- opisuje dowolnie wybrany prze nauczyciela typ krzywej przeżywania, podaje po dwa przykłady organizmów charakteryzujących się danym typem
- definiuje pojęcia struktura wiekowa i płciowa analizując dowolnie wybrane przez nauczyciela piramidy wieku dla populacji

Umiejętności:
uczeń potrafi:
- porównać podając trzy różnice terminy ekologia i ochrona środowiska
- zaplanować doświadczenie biorąc pod uwagę wykorzystanie materiału badań, potrzebnych środków, ustalenie parametrów, które pozwolą zbadać podane przez nauczyciela cechy populacji
- na podstawie przeprowadzonych doświadczeń sformułować problem, analizować wyniki i formułować wnioski
- korzystać z różnych źródeł informacji tj. podręczniki, internet, film przyrodniczy wybierając ciekawe i związane z tematem materiały
- zapisywać i prezentować zebrane materiały w różnych formach
- formułować i wyrażać własne opinie

Postawy:
Uczeń ma świadomość, że ekologia jest nauką zajmującą się badaniem wzajemnych zależności między organizmami oraz miedzy organizmami, a środowiskiem.

Środki dydaktyczne:
- wyłowione okazy (gatunki Lemnaceae) ze zbiornika wodnego
- klucz do oznaczania roślin
- pożywka do hodowli roślin
- kolbki płaskodenne
- lupa
- pęseta
- siatka planktonowa
- kratownica

Realizacja projektu będzie przebiegała w trzech fazach:
Faza wprowadzająca:
- sformułowanie tematu
- zawarcie kontraktu między nauczycielem i uczniami
- opracowanie instrukcji do pracy w grupach – wspólne ustalenie zasad pracy oraz ustalenie kolejności wykonywania zadań
- ustalenie kryteriów oceniania tworzenia projektu

Kontrakt:
1.Temat projektu
Cechy populacji jako podstawowego układu ekologicznego.
2.Cele projektu:
- uświadamia uczniom czym zajmuje się ekologia,
- pozwala poznać termin populacja i wszystkie charakterystyki z nim związane przez planowanie, przeprowadzanie doświadczeń, analizę wyników i wyciąganie wniosków,
- pozwala ustalić stan wiedzy początkowej i porównać z końcową,
- pozwala oceniać poprawność wykorzystywanych pojęć przez radio, telewizję, internet,
- pozwala rozróżniać terminy ochrona środowiska i ekologia,
- uczy korzystać z różnych źródeł informacji.
3.Forma wykonania projektu:
- zbiór dokumentów pracy indywidualnej uczniów,
- streszczenia informacji z materiałów źródłowych,
- zdjęcia, schematy, rysunki
4.Zagadnienia do opracowania:
- Wyjaśnij pojęcia: ekologia, populacja, biocenoza, ekosystem, konkurencja. Przykłady konkurencji w przyrodzie
- Charakterystyka cech populacji: struktura przestrzenna (liczebność, czynniki na nią wpływające, krzywe przeżywania, zagęszczenie osobników)
- Charakterystyka struktury wiekowej populacji, sposoby rozmieszczenia osobników- przykłady
- Przeprowadzenie doświadczeń w warunkach naturalnych i szkolnych : wpływ zagęszczenia na tempo wzrostu, rozmnażania i śmiertelność populacji, struktura wiekowa populacji rzęsy drobnej
5.Źródła informacji:
biblioteka, czytelnia: książki popularnonaukowe, słowniki, czasopisma, encyklopedie,filmy przyrodnicze, komputer: internet, fotografie, encyklopedia multimedialna,lekcje: pomoc nauczyciela, zagadnienia omawiane w czasie lekcji
6.Terminy konsultacji z nauczycielem:
Co tydzień w ramach konsultacji z nauczycielem, w razie potrzeby po indywidualnym uzgodnieniu
7.Co powinien zawierać raport?:
- stronę tytułową
- autora
- czas realizacji
- krótki opis przebiegu zadania: wykaz źródeł informacji wykorzystanych podczas realizacji- nazwisko i imię autora, tytuł książki, miejsce wydania, wydawnictwo, rok wydania, strony, opis przeprowadzonego doświadczenia, przedstawienie wyników i wniosku końcowego
- informacje dotyczące trudności, jakie wystąpiły podczas realizacji zadania i sposoby radzenia sobie z nimi
- informacje o tym czego się nauczyłeś podczas realizacji projektu
8. Czas i sposób prezentacji projektu:
Uczniowie przedstawią efekt końcowy projektu w czerwcu w postaci gazetki szkolnej pt.:
Cechy populacji jako podstawowego układu ekologicznego
9. Kryteria oceny projektu:
Oceniane będą wszystkie etapy realizacji według następujących kryteriów:
- wkład pracy indywidualnej i zespołowej
- umiejętność współpracy w zespole
- zgodność pracy z tematem
- sposób prezentacji wyników działań popartych dodatkowymi załącznikami w postaci: zdjęć, ilustracji i wniosków
- pomysłowość, estetyka wykonania

Faza realizacyjna :
- analiza wstępna wiedzy na wybrany temat- praca w grupach stworzenie mapy pojęć
- realizacja przydzielonych zadań problemowych
- konsultacje z nauczycielem
- prowadzenie notatek

Faza podsumowująca:
- integracja wiadomości – stworzenie mapy pojęć po zakończeniu pracy nad projektem
- wnioski końcowe i ocena pracy według ustalonych kryteriów.
- zredagowanie gazetki : „ Cechy populacji - jako podstawowego układu ekologicznego”

Faza wprowadzająca:
Rozwój terminu ekologia sprawił, że pojęcie to jest dzisiaj wyraźnie nadużywane (ekologiczna żywność, ekologiczny produkt, działania ekologów). Nieporozumienie polega na tym, że dla większości ludzi ekologia i ochrona środowiska to jedno. Celem projektu jest uświadomienie uczniom co to jest ekologia i czym się zajmuje, dzięki opracowaniu tematu:
„ Cechy populacji - jako podstawowego układu ekologicznego”
Nauczyciel zawiera z uczniami kontrakt, iż od tej pory zamieniamy się w badaczy przyrody i opracujemy projekt omawiający cechy populacji, jako podstawowego układu ekologicznego
Ustalimy, że praca będzie przebiegać w grupach. Wspólnie opracujemy zasady pracy i zapiszemy je na dużym arkuszu papieru, a następnie zagadnienia jakimi będziemy się zajmować:
1. Usystematyzowanie wiedzy na temat : „Co to jest populacja i jakie cechy ją opisują?”
2. Przeprowadzenie doświadczeń w celu zbadania cech populacji, gdzie będziemy rozpatrywać następujące czynniki:
- liczebność
- zagęszczenie
- strukturę wiekową
- śmiertelność
- tempo wzrostu
- tempo rozmnażania (wpływ pokarmu)

Następnie opracujemy kryteria , według których dokonamy wspólnej oceny pracy przy tworzeniu projektu.
Ocenie podlegać będzie:
- stopień realizacji zadań
- współpraca w grupie
- zaangażowanie uczestników

Faza realizacyjna:
Na wstępie nauczyciel przygotuje mapę , by ustalić ze wszystkimi uczestnikami projektu zakres wiadomości i ich umiejętności jakie posiadają w chwili rozpoczęcia pracy. Na dużym arkuszu papieru pojawia się pytanie : Z czym kojarzy się nam termin „ekologia”?
Będziemy pracować metodą burzy mózgów, zapiszemy każdą propozycję . Po zakończeniu pracy wykonamy podobną mapkę i porównamy obie. Pozwoli nam to ocenić o jakie nowe treści poszerzyliśmy naszą wiedzę i umiejętności
Praca w grupach będzie przebiegać następująco:

ETAP I

1. Zbierzcie ciekawe informacje dotyczące wymienionych pojęć na podstawie podręcznika, czasopism biologicznych, wiadomości z internetu
(Zwrócenie uwagi na różnorodność treści, ocena ich wiarygodności, klasyfikowanie informacji z punktu widzenia celu projektu)
2. Wykonajcie planszę gazetki :„ Cechy populacji - jako podstawowego układu ekologicznego’’– umieśćcie na niej zgromadzone informacje.
3. Prezentacja planszy

Grupa I
Wyjaśnij pojęcia: ekologia, populacja, biocenoza, ekosystem, konkurencja. Przykłady konkurencji w przyrodzie.

Grupa II
Charakterystyka cech populacji: struktura przestrzenna (liczebność, czynniki na nią wpływające, krzywe przeżywania, zagęszczenie osobników)

Grupa III
Charakterystyka struktury wiekowej populacji, sposoby rozmieszczenia osobników- przykłady


ETAP II
Uczestniczą wszyscy uczniowie, zadanie wykonuje Grupa I
Wycieczka:
1. Podanie celu wycieczki – zebranie materiału do badań w pracowni szkolnej ze zbiorników wodnych w terenie, rozpoznawanie gatunków, zbadanie zagęszczenia populacji i struktury wiekowej w warunkach naturalnych.
Na całkowicie pokrytą rzęsą powierzchnię zbiornika nakładamy kwadrat o wymiarach 10x10 cm. Rzęsy z tej powierzchni wyławia się do słoja do przeprowadzenia analiz, które dostarczą informacji o:
a.Zagęszczeniu populacji ( liczba osobników na jednostkę powierzchni, tu 100cm2). Wystarczy policzyć, ile jest osobników na wydzielonym kwadracie)
b.Strukturze wiekowej populacji- wyłowione okazy wlewa się wraz z wodą do kuwety i dzieli na grupy wiekowe w zależności od liczby członów. Osobno umieszcza się rośliny z członami:
- pojedynczymi
- z dwoma listkami
- z trzema listkami
- z czterema listkami
Następnie oblicza się stosunek ilościowy między tak wydzielonymi grupami roślin.
2.Przypomnienie regulaminu wycieczek- zasady BHP
3.Powrót i omówienie przebiegu wycieczki
4. Redagowanie sprawozdania – odczytanie najciekawszych prac na temat sposobów rozpoznawania gatunków, metody zbierania materiału badawczego, przedstawienie wyników doświadczeń przeprowadzonych w warunkach naturalnych.

ETAP III
Przeprowadzenie doświadczeń:

GRUPA II
Wpływ zagęszczenia na tempo wzrostu, rozmnażania i śmiertelność populacji
Materiały:
- wybrany gatunek Lemnaceae
- akwarium
- woda
- kratownica

Wykonanie:
Do akwarium wypełnionego wodą wkładamy kratownicę. Do każdego pola kratownicy wprowadza się inną liczbę okazów rzęsy będących w tym samym stadium rozwojowym (np. w stadium dwóch listków).
Obserwacje prowadzi się przez okres 3-4 tygodni i notuje wyniki w tabeli.

GRUPA III
Struktura wiekowa populacji rzęsy drobnej
Materiały:
świeżo wyłowione okazy ze zbiornika wodnego
lupa
linijka
pęseta
akwarium

Wykonanie:
Na całkowicie pokrytą rzęsą powierzchnię akwarium nakładamy kwadrat o wymiarach 10x10 cm. Rzęsy z tej powierzchni służą przeprowadzenia analiz, które dostarczą informacji o strukturze wiekowej populacji- wyłowione okazy dzieli na grupy wiekowe w zależności od liczby członów. Osobno umieszcza się rośliny z członami:
- pojedynczymi
- z dwoma listkami
- z trzema listkami
- z czterema listkami
- okazy martwe lub obumierające
Wyniki obserwacji notuje się w tabeli:

Zadania kontrolne:
1.Oblicz zagęszczenie badanej populacji
2.Przedstaw za pomocą diagramu (wykresu) strukturę wiekową badanej populacji
3.Określ stosunek martwych i obumierających osobników populacji wybranego gatunku.

Faza podsumowująca
Końcowym efektem przeprowadzonego projektu będzie opracowanie kontrolnej siatki wiedzy i porównanie jej z siatką wykonaną przed przystąpieniem do pracy, a następnie opracowanie wniosków oraz zredagowanie gazetki szkolnej.

Literatura:

1.Lewiński Waldemar ‘’Biologia’’, wydawnictwo Operon, Warszawa 1996
2.Strzałko Jan, Mossor - Pietraszewska Teresa (red.) ‘’Kompendium wiedzy o ekologii’’, wyd. naukowe PWN, Warszawa 2005
3.Pyłka- Gutowska Ewa ‘’Ekologia z ochroną środowiska’’, wyd. Oświata, Warszawa 2006
4.Kładna Aleksandra ‘’Przewodnik do ćwiczeń z ekologii’’, wyd. Uniwersytet Szczeciński, Szczecin 2000
5.Nowak Lesław, Potocka Bożena ‘’Zeszyt ćwiczeń ekologia i ochrona środowiska’’, wyd. Mac Edukacja Warszawa 2005