Obieg związków i pierwiastków w przyrodzie

Nazwisko i imię:
Anna Wojnicka

Konspekt lekcji

Poziom edukacyjny:
Klasa: Liceum Ogólnokształcące
III b
Temat lekcji:
Obieg związków i pierwiastków w przyrodzie.
Wymagania szczegółowe wynikające z podstawy programowej: Uczeń:
1. Wyjaśnia pojęcie cyklu biogeochemicznego.
2. Omawia cykle biogeochemiczne wody, węgla, azotu, fosforu na podstawie schematu.
3. Omawia wpływ człowieka na poszczególne cykle biogeochemiczne: wody, węgla, azotu i fosforu.
4. Przedstawia sposoby przeciwdziałania zakłóceniom w przebiegu powyższych cykli.
5. Opisuje rolę organizmów w powyższych cyklachcyklach.

Graficzne przedstawienie przewidywanej konstrukcji wiedzy uczniów:
CYKLE BIOGEOCHEMICZNE

1. Cykl hydrologiczny.
Film dotyczący obiegu wody w przyrodzie.
Zadaniem uczniów jest podanie roli organizmów w cyklu hydrologicznym, wpływu człowieka na przebieg tego cyklu oraz podanie sposobom przeciwdziałania zakłóceniom cyklu

2. Obieg węgla, azotu i fosforu.
Uczniowie zostają podzieleni na 3 grupy. Każda grupa otrzymuje tekst źródłowy: pierwsza grupa tekst dotyczący obiegu węgla w przyrodzie, druga grupa obiegu azotu w przyrodzie i trzecia grupa obiegu fosforu w przyrodzie. Dodatkowo każda grupa otrzymuje schemat dotyczący obiegu swojego pierwiastka w przyrodzie-schematy znajdują się w pracowni biologicznej. Zadaniem uczniów jest podanie roli organizmów w cyklu hydrologicznym, wpływu człowieka na przebieg tego cyklu oraz podanie sposobom przeciwdziałania zakłóceniom cyklu

Strategia nauczania: Problemowa, emocjonalna.
Metoda (-y) nauczania: Kierowania samodzielną pracą uczniów (praca z tekstem źródłowym), poszukujące (pogadanka), film
Forma zajęć: Praca w 3 grupach, praca indywidualna, praca w grupach 2-osobowych
Środki dydaktyczne: Schematy- tablice graficzne przedstawiające obieg wody, węgla, azotu, fosforu, Film dotyczący cyklu hydrologicznego (http://www.youtube.com/watch?v=WWe1BQWGv18), tekst źródłowy dotyczący obiegu węgla (http://www.naukowy.pl/encyklo.php?title=Obieg_w%C4%99gla_w_przyrodzie),
azotu
http://www.naukowy.pl/encyklo.php?title=Obieg_azotu_w_przyrodzie
, fosforu http://www.naukowy.pl/encyklo.php?title=Obieg_fosforu_w_przyrodzie

Literatura: Fizjologia roślin, Lewak, Kopcewicz, PWN 2009
Przebieg lekcji: 1. Nauczyciel na karteczkach na tablicy ma napisane nazwy różnych pierwiastków i związków chemicznych. Zadaniem uczniów jest wybranie tych, których obieg w przyrodzie poznawali na lekcjach biologii w gimnazjum i lekcjach przyrody w szkole podstawowej.
2. Nauczyciel podaje termin cykl biogeochemiczny. Uczniowie korzystając z informacji z gimnazjum i szkoły podstawowej, a także wiedzy potocznej podają z czym kojarzy im się ten termin.
3. Cykl hydrologiczny.
Film dotyczący obiegu wody w przyrodzie.
Zadaniem uczniów jest podanie roli organizmów w cyklu hydrologicznym, wpływu człowieka na przebieg tego cyklu oraz podanie sposobom przeciwdziałania zakłóceniom cyklu

4. Obieg węgla, azotu i fosforu.
5. Uczniowie zostają podzieleni na 3 grupy. Każda grupa otrzymuje tekst źródłowy: pierwsza grupa tekst dotyczący obiegu węgla w przyrodzie, druga grupa obiegu azotu w przyrodzie i trzecia grupa obiegu fosforu w przyrodzie. Dodatkowo każda grupa otrzymuje schemat dotyczący obiegu swojego pierwiastka w przyrodzie-schematy znajdują się w pracowni biologicznej. Zadaniem uczniów jest podanie roli organizmów w cyklu hydrologicznym, wpływu człowieka na przebieg tego cyklu oraz podanie sposobom przeciwdziałania zakłóceniom cyklu.
6. Analiza wyników pracy i ich prezentacja - odpowiedzi uczniów na pytania postawione w instrukcjach. Uczniowie odnoszą się do informacji zawartych w tekście źródłowym oraz do posiadanej wiedzy- z lekcji biologii i przyrody w gimnazjum i szkole podstawowej.
7. Uczniowie pozostają w grupach, w których pracowali. Na podsumowanie lekcji przeprowadzona zostanie gra dydaktyczna. Każda grupa wymyśla dwa pytania dotyczące swojego tematu pracy w grupach i zadaje po jednym pytaniu dwóm pozostałym grupom. Wygrywa ta grupa, która będzie miała najwięcej poprawnych odpowiedzi. Jeżeli wystarczy czasu można zadawać więcej pytań.
Zaciekawienie:
(stworzenie sytuacji problemowej)
Nauczyciel na karteczkach na tablicy ma napisane nazwy różnych pierwiastków i związków chemicznych. Zadaniem uczniów jest wybranie tych, których obieg w przyrodzie poznawali na lekcjach biologii w gimnazjum i lekcjach przyrody w szkole podstawowej.

Rozpoznanie wiedzy wyjściowej uczniów i nawiązanie do tej wiedzy:
(propozycje diagnozy wiedzy potocznej uczniów na dany temat, stworzenie sytuacji nawiązującej do wiedzy wyjściowej uczniów) Nauczyciel podaje termin cykl biogeochemiczny. Uczniowie korzystając z informacji z gimnazjum i szkoły podstawowej, a także wiedzy potocznej podają z czym kojarzy im się ten termin.

Konstruowanie wiedzy z zakresu nowego tematu
(propozycje kolejnych etapów lekcji ze szczególnym uwzględnieniem sytuacji dydaktycznych sprzyjających samodzielnemu konstruowaniu wiedzy przez uczniów)
• Cykl hydrologiczny.
Film dotyczący obiegu wody w przyrodzie.
Zadaniem uczniów jest podanie roli organizmów w cyklu hydrologicznym, wpływu człowieka na przebieg tego cyklu oraz podanie sposobom przeciwdziałania zakłóceniom cyklu
http://www.youtube.com/watch?v=WWe1BQWGv18

• Obieg węgla, azotu i fosforu.
Uczniowie zostają podzieleni na 3 grupy. Każda grupa otrzymuje tekst źródłowy: pierwsza grupa tekst dotyczący obiegu węgla w przyrodzie, druga grupa obiegu azotu w przyrodzie i trzecia grupa obiegu fosforu w przyrodzie. Dodatkowo każda grupa otrzymuje schemat dotyczący obiegu swojego pierwiastka w przyrodzie-schematy znajdują się w pracowni biologicznej. Zadaniem uczniów jest podanie roli organizmów w cyklu hydrologicznym, wpływu człowieka na przebieg tego cyklu oraz podanie sposobom przeciwdziałania zakłóceniom cyklu.
Rekonstruowanie wiedzy uczniów:
(propozycje sytuacji dydaktycznych w których uczniowie odnoszą się do własnej wiedzy wyjściowej)
Analiza wyników pracy i ich prezentacja - odpowiedzi uczniów na pytania postawione w instrukcjach. Uczniowie odnoszą się do informacji zawartych w tekście źródłowym oraz do posiadanej wiedzy- z lekcji biologii i przyrody w gimnazjum i szkole podstawowej.
Zastosowanie skonstruowanej wiedzy:
(określenie powstałych struktur wiedzy uczniowskiej, przetestowanie powstałych struktur wiedzy w sytuacji praktycznej) Uczniowie pozostają w grupach, w których pracowali. Na podsumowanie lekcji przeprowadzona zostanie gra dydaktyczna. Każda grupa wymyśla dwa pytania dotyczące swojego tematu pracy w grupach i zadaje po jednym pytaniu dwóm pozostałym grupom. Wygrywa ta grupa, która będzie miała najwięcej poprawnych odpowiedzi. Jeżeli wystarczy czasu można zadawać więcej pytań.
Materiały pomocnicze: W formie załączników (np. teksty źródłowe, materiały do gier dydaktycznych, zadania testowe i inne)

Zał. 1 Film na temat cyklu hydrologicznego-http://www.youtube.com/watch?v=WWe1BQWGv18
Załącznik 2. Pytania:
Grupa I, II i III.
1. Przeanalizujcie schemat wybranego cyklu .
2. Na podstawie schematu oraz tekstu źródłowego udzielcie odpowiedzi na pytania:
• Jaka jest rola organizmów występujących w tym cyklu?
• Jaki jest wpływ człowieka na przebieg tego cyklu?
• Jak można zapobiegać zakłóceniom tego cyklu?

Załącznik:
OBIEG WĘGLA
Obieg węgla w przyrodzie - biologiczne, chemiczne i fizyczne procesy zachodzące na Ziemi, w wyniku których następuje ciągły cykl wymiany węgla znajdującego się w atmosferze, w wodzie, organizmach żywych ich szczątkach oraz w skorupie ziemskiej.
Węgiel w postaci dwutlenku węgla (CO2) jest asymilowany przez rośliny samożywne (przez rośliny zielone w procesie fotosyntezy, przez bakterie samożywne w procesie chemosyntezy) i włączany następnie w cząsteczki glukozy.
Część glukozy zostaje z kolei zużyta do budowy komórek i tkanek, a część zużyta jako materiał energetyczny. Zwierzęta zjadając rośliny lub zwierzęta wykorzystują zawarty w związkach organicznych węgiel do budowy swojego ciała, a także w celach energetycznych.
Podczas procesów energetycznych węgiel zawarty w związkach chemicznych jest utleniany i w postaci dwutlenku węgla w procesie oddychania jest wydalany do atmosfery lub wody. Źródła węgla w przyrodzie:
• atmosfera,
• przemysł,
• środki transportu,
• procesy rozkładu,
• oddychanie organizmów.
Zawartość węgla w biosferze podlega wahaniom w skali milionów lat w wyniku dwóch cykli:
• cyklu węglanowo-krzemianowego
• cyklu organicznego
ŹRÓDŁO: http://www.naukowy.pl/encyklo.php?title=Obieg_w%C4%99gla_w_przyrodzie

ZAŁĄCZNIK:
OBIEG AZOTU
Cykl azotowy, cykl nitryfikacyjny, obieg azotu w przyrodzie – cykl biogeochemiczny, który opisuje cyrkulację azotu i jego związków chemicznych w biosferze.
Ziemska atmosfera składa się w 78% z azotu i stanowi zarówno pierwotne źródło tego pierwiastka dla biosfery, jak i jest miejscem, do którego jest on uwalniany. Azot, a dokładniej jego związki chemiczne, uczestniczą we wszystkich ważniejszych procesach biochemicznych. Występuje on w aminokwasach tworzących białka, w zasadach azotowych nukleotydów wchodzących w skład DNA i RNA. W roślinach znaczna część azotu jest wbudowana w chlorofil biorący udział w procesie fotosyntezy.
Pierwszym i kluczowym etapem przyswajania azotu z atmosfery jest przekształcanie gazowej jego formy w związki chemiczne, które mogą być dalej przetwarzane przez organizmy żywe. Pewien niewielki procent azotu trafia do organizmów żywych w formie jonów azotanowych NO3 generowanych na skutek rozmaitych procesów geologicznych i atmosferycznych. Większość azotu z atmosfery trafia do biosfery poprzez wolno żyjące bakterie azotowe. Należy do nich m.in. rodzaj Rhizobium. Bakterie te posiadają enzym nitrogenazę, katalizujący reakcję gazowego azotu z wodorem pochodzącym z reakcji biochemicznych w wyniku czego powstaje amoniak, a także aminokwas glutamina. Tego rodzaju bakterie żyją samodzielnie lub w symbiozie z roślinami. Szczególnie dużo występuje ich w roślinach motylkowych, gdzie oddają one amoniak lub glutaminę w zamian za dokarmianie węglowodanami. Amoniak trafiający bezpośrednio do gleby może być też później przekształcany przez bakterie nitryfikacyjne do azotanów(III) i azotanów(V) (dawniej zwanych azotynami i azotanami) i dalej do związków organicznych potrzebnych do dalszego funkcjonowania organizmów żywych.
Większość roślin pobiera azot poprzez systemy korzeniowe w formie jonów azotynowych NO2 lub azotanowych oraz amonowych NH4. Związki te pojawiają się w ziemi w efekcie padania deszczy oraz procesów gnilnych. Ziemię, która zawiera odpowiednio wysokie stężenie tych związków nazywa się "bogatą" w azot. Przy zbyt małym stężeniu tych związków ziemię trzeba albo nawozić, albo okresowo uprawiać na niej rośliny żyjące w symbiozie z bakteriami nitryfikacyjnymi i azotowymi.
ŹRÓDŁO:
http://www.naukowy.pl/encyklo.php?title=Obieg_azotu_w_przyrodzie

ZAŁĄCZNIK:
OBIEG FOSFORU

Jest to przykład bardzo prostego cyklu otwartego.
Fosfor (P), ważny i niezbędny składnik cytoplazmy, krąży w ekosystemach lądowych; organiczne związki fosforu w szczątkach organicznych ulegają zmineralizowaniu na fosforany przez bioreduktory i pobierane są na nowo przez korzenie roślin. Skały pochodzące z dawnych epok geologicznych, zawierające wielkie zapasy fosforu, wietrzejąc dostarczają fosforanów ekosystemom lądowym. Jednakże duże ilości fosforanów biorące udział w obiegu wody są wymywane i wynoszone do morza, wzbogacając także przymorskie wody słonawe i żywią fitoplankton oraz zaczynające się od niego łańcuchy troficzne. Część fosforu zawartego w martwych organizmach zatraca się w osadach głębinowych, część zaś, która trafia do osadów na małych głębokościach, może być odzyskiwana przez morskie ekosystemy, a nawet może powrócić na ląd za pośrednictwem ptaków morskich i dzięki rybołówstwu.

ŹRÓDŁO:
http://www.naukowy.pl/encyklo.php?title=Obieg_fosforu_w_przyrodzie