Labolab-Materia i energia w ekosystemach, Zestaw do doświadczeń z biologii

W module „Materia i energia w ekosystemach” uczniowie poznają różnorodność form życia oraz mechanizmy ich przetrwania w ekosystemach. Dowiadują się, że ekosystemy składają się z siedlisk tworzonych przez czynniki biotyczne i abiotyczne. Na tym etapie powinni już rozumieć, że wszystkie organizmy potrzebują podstawowych zasobów: żywności, wody, schronienia i powietrza. Ich wiedza zostaje poszerzona o zagadnienia związane z konkurencją o te zasoby oraz wzajemnymi zależnościami między czynnikami biotycznymi i abiotycznymi, takimi jak Słońce, woda i powietrze, które warunkują wzrost, reprodukcję i przetrwanie organizmów.

Dzięki sześciu seriom działań badawczych uczniowie analizują przepływ materii oraz obieg energii w ekosystemach. Korzystając z modeli, takich jak sieci pokarmowe, piramidy żywieniowe i eko-kolumny, odkrywają mechanizmy konkurencji, współzależności oraz powiązań między sferami Ziemi. Na zakończenie modułu omawiają wpływ człowieka na ekosystemy oraz poszukują sposobów ochrony środowiska naturalnego.

Zawartość modułu „Materia i energia w ekosystemach”

Materiały dydaktyczne:

• Przewodnik metodyczny dla nauczyciela (wersja drukowana i cyfrowa) – 1 szt.
• Scenariusze lekcji ze szczegółowo opisanymi eksperymentami i projektami edukacyjnymi – 1 szt.
• Drukowane materiały dla uczniów o zróżnicowanym poziomie – 30 szt.
• Dostęp do materiałów cyfrowych (symulacje, ćwiczenia, testy, podręczniki multimedialne) dla uczniów i nauczycieli (licencja szkolna, bezterminowa) – 1 szt.

Materiały do eksperymentów i obserwacji:

• Duże wypluwki sowy zawierające niestrawione resztki pokarmu (np. pazury, dzioby) – 15 szt.
• Kleszczyki plastikowe (dł. 13 cm) – 16 szt.
• Rękawiczki jednorazowe, polietylenowe – 100 szt.
• Lupy – 16 szt.
• Plastikowe butelki ze spryskiwaczem do zraszania – 4 szt.
• Nasiona rzodkiewki – 2 opak.
• Gleba doniczkowa (poj. 20 l) – 1 opak.
• Nawóz w płynie (poj. 250 ml) – 1 opak.
• Czerwona glina (waga 3,5 kg) w plastikowym wiaderku – 1 szt.
• Piasek akwariowy (waga 2,2 kg) – 1 szt.
• Żwir akwariowy (waga 2,3 kg) – 1 szt.
• Sól (waga 700 g) – 1 opak.

Akcesoria pomocnicze:

• Duże, metalowe spinacze do dokumentów (dł. 2,5 cm) – 12 szt.
• Kartki (7,5×12 cm) – 100 szt.
• Bawełniany knot, sznurek (dł. 10 cm) – 20 szt.
• Cienki, mocny sznurek (dł. 60 m) – 8 szt.
• Woreczki foliowe „strunowe” (30×38 cm) – 10 szt.
• Pojemnik plastikowy (poj. 500 ml) – 16 szt.
• Zamykany plastikowy pojemnik z otworem na dnie (poj. 230 ml) – 20 szt.
• Kubek plastikowy (poj. 300 ml) – 25 szt.
• Plastikowy pojemnik (poj. 3,5 l) – 1 szt.

Plansze dydaktyczne:

• „Sieci i łańcuchy pokarmowe” (70×100 cm) – 1 szt.
• „Ptaki drapieżne/Sowy” (70×100 cm) – 1 szt.
• „Metoda badawcza” (70×100 cm) – 1 szt.

Przechowywanie:

• Duża, wytrzymała skrzynia (tworzywo sztuczne, 50×60×30 cm) – 1 szt.

Zadania badawcze realizowane w module „Materia i energia w ekosystemach”

Zagadnienie 1: Czynniki biotyczne i abiotyczne (4 jednostki lekcyjne)

Realizowane treści:

• Czynniki biotyczne i abiotyczne
• Siedliska jako elementy ekosystemu
• Rola Słońca w procesie fotosyntezy
• Czynniki niezbędne do wzrostu roślin

Tematy zadań badawczych:

1. Sprawdźmy, co już wiemy – Czym są czynniki biotyczne i abiotyczne?
2. Analiza roli roślin – Dlaczego rośliny pełnią kluczową funkcję w ekosystemie?
3. Eksperyment wzrostu roślin – Jakie czynniki są niezbędne do prawidłowego rozwoju roślin?

Zagadnienie 2: Współzależność czynników biotycznych (2 jednostki lekcyjne)

Realizowane treści:

• Model łańcucha pokarmowego – przepływ energii w siedlisku
• Współzależności organizmów w sieci pokarmowej
• Piramida ekologiczna – od Słońca do konsumenta trzeciego rzędu

Tematy zadań badawczych:

1. Zależności w ekosystemie – W jaki sposób zwierzęta są uzależnione od roślin?
2. Analiza wypluwki sowy – Co możemy wywnioskować na podstawie resztek pokarmowych?

Zagadnienie 3: Przepływ energii w ekosystemie (4 jednostki lekcyjne)

Realizowane treści:

• Wykorzystanie energii przez czynniki biotyczne
• Konsekwencje usunięcia czynnika biotycznego z ekosystemu
• Wpływ konkurencji na przepływ energii w przyrodzie

Tematy zadań badawczych:

1. Analiza sieci pokarmowych – Jakie wnioski możemy wyciągnąć z ich budowy?
2. Konkurencja w ekosystemie – Jak rywalizacja między organizmami wpływa na przepływ energii?

Zagadnienie 4: Współzależności na Ziemi (4 jednostki lekcyjne)

Realizowane treści:

• Cztery sfery Ziemi (biosfera, litosfera, atmosfera, hydrosfera)
• Cykl obiegu wody
• Model eko-kolumny – przykład środowiska wodnego i lądowego

Tematy zadań badawczych:

1. Struktura Ziemi – Jakie są cztery sfery naszej planety?
2. Znaczenie obiegu wody – Dlaczego ten proces jest kluczowy dla życia?
3. Budowa ekosystemu – Czym jest i jak działa eko-kolumna?

Zagadnienie 5: Wpływ człowieka na ekosystemy (3 jednostki lekcyjne)

Realizowane treści:

• Oddziaływanie człowieka na środowisko
• Powiązania między działalnością człowieka a obiegiem wody
• Symulacja zanieczyszczeń i ich wpływu na ekosystem

Tematy zadań badawczych:

1. Skutki działalności człowieka – Jak nasze działania zmieniają ekosystemy?
2. Zakłócenie naturalnych cykli – W jaki sposób człowiek ingeruje w procesy przyrodnicze?
3. Modele wpływu człowieka – Jak możemy badać skutki naszej działalności na środowisko?

Zagadnienie 6: Ochrona ekosystemów (4 jednostki lekcyjne)

Realizowane treści:

• Możliwości ograniczenia negatywnego wpływu człowieka na środowisko

Tematy zadań badawczych:

1. Rozwiązania ekologiczne – Jakie działania mogą pomóc w ochronie ekosystemów?
2. Edukacja ekologiczna – Jak skutecznie przekazywać innym wiedzę o ochronie środowiska?

Podstawa programowa realizowana w module MATERIA I ENERGIA W EKOSYSTEMACH

PRZYRODA (KLASA IV)

I. Sposoby poznawania przyrody. Uczeń:

1) opisuje sposoby poznawania przyrody, podaje różnice między eksperymentem doświadczeniem a obserwacją;
3) podaje przykłady wykorzystania zmysłów do prowadzenia obserwacji przyrodniczych;
4) stosuje zasady bezpieczeństwa podczas obserwacji i doświadczeń przyrodniczych;

VI. Środowisko przyrodnicze najbliższej okolicy. Uczeń:

1) rozpoznaje składniki przyrody ożywionej i nieożywionej w najbliższej okolicy szkoły;
6) wymienia i opisuje czynniki warunkujące życie na lądzie oraz przystosowania organizmów do życia;
7) rozpoznaje i nazywa pospolite organizmy występujące w najbliższej okolicy szkoły;
9) odróżnia organizmy samożywne i cudzożywne, podaje podstawowe różnice w sposobie ich odżywiania się, wskazuje przystosowania w budowie organizmów do zdobywania pokarmu;
12) określa warunki życia w wodzie (nasłonecznienie, zawartość tlenu, opór wody) i wskazuje przystosowania organizmów (np. ryby) do środowiska życia;

VII. Środowisko antropogeniczne i krajobraz najbliższej okolicy szkoły. Uczeń:

1) wskazuje w terenie składniki środowiska antropogenicznego w najbliższej okolicy;
2) rozpoznaje w terenie i nazywa składniki środowiska antropogenicznego i określa ich funkcje;
3) określa zależności między składnikami środowiskami przyrodniczego i antropogenicznego;
6) ocenia zmiany zagospodarowania terenu wpływające na wygląd krajobrazu najbliższej okolicy;

BIOLOGIA (KLASY V-VIII)

I. Organizacja i chemizm życia. Uczeń:

6) przedstawia istotę fotosyntezy jako jednego ze sposobów odżywiania się organizmów (substraty, produkty i warunki przebiegu procesu) oraz planuje i przeprowadza doświadczenie wykazujące wpływ wybranych czynników na intensywność procesu fotosyntezy;
8) przedstawia czynności życiowe organizmów.

II. Różnorodność życia. Uczeń:

5) rośliny okrytonasienne. Uczeń:
b) dokonuje obserwacji rośliny okrytonasiennej (zdjęcia, ryciny, okazy żywe);
rozpoznaje jej organy i określa ich funkcje (korzeń, łodyga, liść, kwiat);

VII. Ekologia i ochrona środowiska. Uczeń:

1) wskazuje żywe i nieożywione elementy ekosystemu oraz wykazuje, że są one powiązane różnorodnymi zależnościami;
3) analizuje oddziaływania antagonistyczne: konkurencję wewnątrzgatunkową i międzygatunkową, pasożytnictwo, drapieżnictwo i roślinożerność;
5) przedstawia strukturę troficzną ekosystemu, rozróżnia producentów, konsumentów (pierwszego i dalszych rzędów) i destruentów oraz przedstawia ich rolę w obiegu materii i przepływie energii przez ekosystem;
6) analizuje zależności pokarmowe (łańcuchy pokarmowe i sieci troficzne), konstruuje proste łańcuchy pokarmowe (łańcuchy spasania) oraz analizuje przedstawione (w postaci schematu) sieci i łańcuchy pokarmowe.
9) przedstawia odnawialne i nieodnawialne zasoby przyrody oraz propozycje racjonalnego gospodarowania tymi zasobami zgodnie z zasadą zrównoważonego rozwoju.

VIII. Zagrożenia różnorodności biologicznej. Uczeń:

2) podaje przykłady gospodarczego użytkowania ekosystemów;
3) analizuje wpływ człowieka na różnorodność biologiczną;
4) uzasadnia konieczność ochrony różnorodności biologicznej;

MATEMATYKA (KLASY IV–VI)

XIII. Elementy statystyki opisowej. Uczeń:

1) gromadzi i porządkuje dane;
2) odczytuje i interpretuje dane przedstawione w tekstach, tabelach, na diagramach i na wykresach, na przykład: wartości z wykresu, wartość
największą, najmniejszą, opisuje przedstawione w tekstach, tabelach, na diagramach i na wykresach zjawiska przez określenie przebiegu zmiany wartości danych, na przykład z użyciem określenia „wartości rosną”, „wartości maleją”, „wartości są takie same” („przyjmowana wartość jest stała”).

GEOGRAFIA (KLASY V-VIII)

IV. Krajobrazy świata: wilgotnego lasu równikowego i lasu strefy umiarkowanej, sawanny i stepu, pustyni gorącej i lodowej, tajgi i tundry, śródziemnomorski, wysokogórski Himalajów; strefowość a piętrowość klimatyczno-roślinna na świecie. Uczeń:

3) przedstawia główne cechy i porównuje poznawane krajobrazy świata oraz rozpoznaje je w opisach, na filmach i ilustracjach;
4) rozpoznaje rośliny i zwierzęta typowe dla poznawanych krajobrazów;

FIZYKA (KLASY VII-VIII)

IV. Zjawiska cieplne. Uczeń:

9) rozróżnia i nazywa zmiany stanów skupienia; analizuje zjawiska topnienia, krzepnięcia, wrzenia, skraplania, sublimacji i resublimacji jako procesy, w których dostarczenie energii w postaci ciepła nie powoduje zmiany temperatury;

.