Γραφείο Βιολογίας Υπεύθυνη: Βασιλική Περάκη Σύμβουλος ΒΙΟΛΟΓΙΑ Γ΄ ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ Πρόταση για διδακτική προσέγγιση της ενότητας: «Ομοιόσταση» Παναγιώτης Kωσταρίδης, Βασιλική Περάκη ΑΘΗΝΑ - ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ Ιούνιος 2007

Φύλλα εργασίας-συζήτηση Ομοιόσταση Δραστηριότητες Φύλλα εργασίας-συζήτηση Αξιολόγηση Διαγνωστική Τελική Δ1 Δ2 Δ3 Δ4 Διαμορφωτική Αυτοαξιολόγηση

ΣΥΝΤΟΜΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ: Η συγκεκριμένη διδακτική πρόταση έχει ως στόχο να διαπιστώσουν οι μαθητές την ύπαρξη στον ανθρώπινο οργανισμό μηχανισμών αυτορύθμισης για τη διατήρηση της σωστής λειτουργίας του. Περιλαμβάνει 4 ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΕΣ (Δ1, Δ2, Δ3 και Δ4 ) οι οποίες ολοκληρώνονται με συζήτηση στην τάξη (για την καθεμιά), ΦΥΛΛΑ ΕΡΓΑΣΙΑΣ και ΦΥΛΛΑ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗΣ και μπορεί να ολοκληρωθεί σε μία διδακτική ώρα. Αρχικά (ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑ Δ1) γίνεται ενεργοποίηση των μαθητών με ένα πείραμα, στη συνέχεια (ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑ Δ2) ορίζουμε τη ομοιόσταση και (ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑ Δ3) εξηγούμε πώς το σώμα του ανθρώπου διατηρεί σχετικά σταθερή τη θερμοκρασία του στους 36,60 C. Τέλος (ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑ Δ4) αναφέρονται οι προεκτάσεις που μπορεί να δοθούν στο συγκεκριμένο θέμα και ο τρόπος με τον οποίο μπορεί να γίνει η αξιολόγηση.

ΠΡΟΫΠΟΘΕΣΕΙΣ ΓΙΑ ΧΡΗΣΗ ΔΙΑΔΙΚΤΥΟΥ: Οι προϋποθέσεις για πρόσβαση και χρήση εφαρμογών μέσω του Web είναι οι ακόλουθες: 1. Διαδίκτυο[1]: Επεξεργαστής Intel, Pentium III, ή ανώτερος στα 600 MHz. Λειτουργικό σύστημα Windows 2000 ή ανώτερο. Κύρια μνήμη (RAM): 256 MB. Ρυθμίσεις οθόνης: 1024 × 768 pixels, 32 bit color. Πρόγραμμα περιήγησης: Netscape Communicator 7.1 or Microsoft Internet Explorer 6. Ελεύθερος χώρος στο σκληρό δίσκο: 10 MB. Ταχύτητα σύνδεσης στο Internet: 56 kbps modem ή συνδέσεις υψηλής ταχύτητας. Απαιτούμενα προγράμματα Plug-ins: Macromedia Flash Plug-In, version 6 or better; or Apple QuickTime Plug-In, version 6 or better. Κάρτα ήχου και ηχεία. Υλικό από τη διευθύνση: http://www.fed.cuhk.edu.hk/~johnson/teaching/teaching.htm 2. Βιντεοπροβολέας ή και εργαστήριο με Η.Υ. σε κάθε μαθητή. [1] Η πρότασή μας χρησιμοποιεί και στηρίζεται σε διευθύνσεις του διαδικτύου. Ωστόσο, είναι δυνατό οι δραστηριότητες να πραγματοποιηθούν και χωρίς αυτό. Στην περίπτωση αυτή θα χρειαστεί περισσότερος χρόνος και υλικό (power point, φωτοτυπίες, διαφάνειες). Ο εκπαιδευτικός κρίνει και, ανάλογα με τις δυνατότητές του, μπορεί να διαμορφώσει το υλικό σύμφωνα με τις ανάγκες της τάξης του.

ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΤΑΞΗΣ Προτείνεται ο χωρισμός της τάξης σε ομάδες των 2-4 ατόμων για τις δραστηριότητες και 3-5 για τη συζήτηση. Σε περίπτωση που δεν υπάρχει η αναγκαία υποδομή (π.χ. υπολογιστές) προβάλουμε τις δραστηριότητες με βιντεοπροβολέα. Και σε αυτή όμως την περίπτωση θα μπορούσαμε να δώσουμε τη δυνατότητα σε κάποιο μαθητή να χειριστεί τον βιντεοπροβολέα και να καθοδηγείται από τους συμμαθητές του. Δίνουμε όλες τις ερωτήσεις στις ομάδες να τις επεξεργαστούν χωριστά και τις συζητούμε στην τάξη. Εναλλακτικά δίνουμε διαφορετικές ερωτήσεις σε κάθε ομάδα και τις συζητάμε ξεχωριστά με κάθε ομάδα και στο τέλος στην τάξη. Σε κάθε περίπτωση λαμβάνουμε υπόψη το χρόνο που έχουμε στη διάθεσή μας.

ΠΑΡΑΝΟΗΣΕΙΣ (ενναλακτικές ιδέες) Η Ομοιόσταση είναι μια στατική και όχι δυναμική κατάσταση. Ο ανθρώπινος οργανισμός διατηρεί σταθερές συνθήκες λειτουργίας και οι τιμές που τις χαρακτηρίζουν δεν μεταβάλλονται. Κάποιες αντιδράσεις του οργανισμού (π.χ. ρίγος) είναι αποτέλεσμα αρρώστιας και όχι φυσιολογικές αντιδράσεις σε αλλαγές του περιβάλλοντος.

ΠΡΟΑΠΑΙΤΟΥΜΕΝΕΣ ΓΝΩΣΕΙΣ Γενικές γνώσεις για: Τη δομή και τη λειτουργία οργάνων και συστημάτων οργάνων του ανθρώπινου οργανισμού (νευρικού, μυοσκελετικού και ενδοκρινικού). Ερεθιστικότητα στους ζωντανούς οργανισμούς.

ΔΙΔΑΚΤΙΚΟΙ ΣΤΟΧΟΙ: Γνωστικοί: Να ορίζουν την έννοια της ομοιόστασης και να αναφέρουν βασικούς ομοιοστατικούς μηχανισμούς. Να ορίζουν την έννοια της ανάδρασης στους ζωντανούς οργανισμούς και να περιγράφουν τη ρύθμιση της θερμοκρασίας του σώματος στον άνθρωπο. Να περιγράφουν την ισορροπία που εξασφαλίζουν οι ομοιοστατικοί μηχανισμοί ως δυναμική (μόλις πάει να ανατραπεί, αποκαθίσταται εκ νέου) και όχι ως στατική κατάσταση που για να επιτευχθεί απαιτείται ενέργεια. Να αναγνωρίζουν ότι υγεία είναι η διατήρηση της ομοιόστασης, ενώ η ασθένεια είναι αποτέλεσμα διαταραχής σε ομοιοστατικούς μηχανισμούς.

ΔΙΔΑΚΤΙΚΟΙ ΣΤΟΧΟΙ: Συναισθηματικοί: Να συνειδητοποιούν τα προβλήματα που μπορεί να έχουν ειδικές ομάδες ατόμων σε περίπτωση καύσωνα ή παγετού. Να προτείνουν λύσεις και ενέργειες για τα βοηθήσουν. Να αναζητούν τρόπους επίλυσης προβλημάτων που μπορούν να δημιουργηθούν σε αυτούς ή πρόσωπα του περιβάλλοντός τους σε περίπτωση καύσωνα ή παγετού συμμετέχοντας σε ομαδικές δραστηριότητες. Να αντιλαμβάνονται ότι η κακή διατροφή οδηγεί σε προβλήματα υγείας και να κατανοούν τη σημασία ενός σωστού διαιτολογίου. Να αισθάνονται ως μέλη ομάδων, να συνεργάζονται για την επίτευξη κοινών στόχων, να παράγουν δεδομένα, να επιχειρηματολογούν και να υποστηρίζουν τις απόψεις τους.

ΔΙΔΑΚΤΙΚΟΙ ΣΤΟΧΟΙ: Ψυχοκινητικοί: Να συσχετίζουν τη διαδικασία για τη διατήρηση σταθερής της θερμοκρασίας του νερού που περιέχεται σε ένα δοχείο, με τη διαδικασία διατήρησης σταθερής της θερμοκρασίας του ανθρώπινου οργανισμού. Να προτείνουν ενέργειες για την προστασία της υγείας των ιδίων ή προσώπων του περιβάλλοντός τους σε περίπτωση καύσωνα ή παγετού. Να συνδυάζουν την κακή διατροφή με προβλήματα στην ομοιόσταση (στην υγεία) και να προτείνουν βελτιώσεις στο καθημερινό τους διαιτολόγιο. Να εξετάζουν τη θερμοκρασία του σώματός τους και να προβληματίζονται για τυχόν μεταβολές.

ΔΙΑΓΝΩΣΤΙΚΗ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ (Διαγνωστικό κριτήριο)

Η ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ ΒΗΜΑ-ΒΗΜΑ

(πείραμα και ενεργοποίηση ενδιαφέροντος) ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑ Δ1 (πείραμα και ενεργοποίηση ενδιαφέροντος) Υλικά που θα χρειαστούν: Ένα ποτήρι ζέσεως γεμάτο με κρύο νερό. Ένα μικρό ποτήρι ζέσεως με νερό σε θερμοκρασία δωματίου. Θερμόμετρο Πηγή θερμότητας (π.χ. ένα καμινέτο) Αναδευτήρας Θερμόμετρο ιατρικό (που οι μαθητές μπορούν να φέρουν από το σπίτι τους) Οι μαθητές εργαζόμενοι σε ομάδες των 3-4 ατόμων χωρίς να μιλούν μεταξύ τους, θα πρέπει να ζεστάνουν το νερό στο μικρό ποτήρι ζέσεως έως ότου φτάσει σε θερμοκρασία 500C και να το διατηρήσουν σε αυτή τη θερμοκρασία. 2. Στη συζήτηση που ακολουθεί (ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑ 1) οι μαθητές περιγράφουν τη διαδικασία που η ομάδα τους ακολούθησε, για να διατηρήσει σταθερή τη θερμοκρασία. Σημ. Επισημαίνουμε ότι και ο οργανισμός του ανθρώπου διατηρεί σταθερή τη θερμοκρασία του με ρυθμιστικούς μηχανισμούς που θα αναπτύξουμε παρακάτω. 3. Οι μαθητές μετρούν τη θερμοκρασία του σώματός τους με θερμόμετρο και καταγράφονται οι τιμές στον πίνακα (δίνεται διάγραμμα ).

ΦΥΛΛΟ ΕΡΓΑΣΙΑΣ 1 Δραστηριότητα 1 Ερώτηση 1: Ποιες ενέργειες κάνατε για να διατηρήσετε σταθερή τη θερμοκρασία του νερού στους 500 C; Ερώτηση 2: Να κάνετε το διάγραμμα της θερμοκρασίας των μαθητών της τάξης σας. Στον άξονα των Χ τοποθετούμε τους μαθητές με βάση τον αριθμό που έχουν στον κατάλογο της τάξης (αλφαβητική σειρά).

ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑ Δ2 (Ομοιόσταση) Χωρίζουμε την τάξη σε ομάδες 2-4 ατόμων και τους προβάλλουμε ερωτήσεις και εικόνες από το ΦΥΛΛΟ ΕΡΓΑΣΙΑΣ 2: Ερώτησεις και εικόνες: (από ΦΥΛΛΟ ΕΡΓΑΣΙΑΣ 2): Τι συμβαίνει όταν ένας αθλητής τρέχει; εικόνα Γιατί ιδρώνουμε το καλοκαίρι; εικόνα Γιατί το πάγκρεας παράγει ινσουλίνη μετά από γεύματα ή γλυκά πλούσια σε υδατάνθρακες ; εικόνα Ποιος ελέγχει και συντονίζει όλες τις παραπάνω λειτουργίες και αντιδράσεις;

ΦΥΛΛΟ ΕΡΓΑΣΙΑΣ 2 (Δραστηριότητα 2) Τι συμβαίνει όταν ένας αθλητής τρέχει; Γιατί ιδρώνουμε το καλοκαίρι; Τι παράγει το πάγκρεας μετά από ένα γεύμα πλούσιο σε υδατάνθρακες με φαγητά και γλυκά και για ποιο λόγο; Ποιος ελέγχει και συντονίζει όλες τις παραπάνω λειτουργίες και αντιδράσεις;

ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑ Δ2 (Ομοιόσταση) Δεχόμαστε όλες τις απαντήσεις, αφιερώνουμε μικρό χρόνο και εστιάζουμε στην απάντηση της τελευταίας ερώτησης. Προβάλλεται με τον βιντεοπροβολέα ο τρόπος αντίδρασης του οργανισμού σε ένα ερέθισμα στη διεύθυνση: http://www.Fed.cuhk.edu.hk/~johnson/teaching/mammal_coordination/mammal_coordination.htm

ανάδραση ευαίσθητο όργανο κέντρο ελέγχου Ερέθισμα πληροφορία μήνυμα για την επιτάχυνση ή την επιβράδυνση της λειτουργίας όργανο που ενεργοποιείται για την αποκατάσταση της λειτουργίας που έχει διαταραχθεί.

Συζήτηση: Η έννοια της ανάδρασης (feedback) ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑ Δ2 (Ομοιόσταση) Συζήτηση: Η έννοια της ανάδρασης (feedback) Να αναφερθεί ότι όταν αλλάζει μία μεταβλητή σε ένα «ανοιχτό σύστημα» όπως αυτό των ζωντανών οργανισμών, υπάρχουν 2 τρόποι με τους οποίους το σύστημα αντιδρά: α. Θετική ανάδραση: Αντίδραση με τρόπο ώστε να αυξήσει την τιμή της αλλαγής της μεταβλητής. Σπάνιο στους ζωντανούς οργανισμούς (δε διαρκεί μεγάλο χρονικό διάστημα και δεν οδηγεί σε ομοιόσταση). Εμφανίζεται π.χ. στα νεύρα όπου χρειάζεται ένα ελάχιστο ερέθισμα «ουδός (κατώφλι) διέγερσης», ένα ελάχιστο δυναμικό, που οδηγεί σε ένα μεγαλύτερο δυναμικό δράσης (προαιρετικό). β. Αρνητική ανάδραση: Αντίδραση κατά την οποία το σύστημα αντιδρά με τέτοιο τρόπο, ώστε να αντιστρέψει τη μεταβολή και να επαναφέρει το σύστημα στην προηγούμενη κατάσταση (Ομοιόσταση). Ορισμός ομοιόστασης. Να σημειωθεί ότι ο όρος αποτελείται από δύο λέξεις (όμοιος+στάση) και ότι και η αντίστοιχη λέξη στα Αγγλικά (homeostasis) έχει ελληνική ρίζα. Μπορεί να αναφερθεί (εξαρτάται από τον εκπαιδευτικό) ότι κατά την ομοιόσταση οι οργανισμοί μπορεί: α. Να συμμορφώνονται με το περιβάλλον (το περιβάλλον επιδρά στην τελική τιμή της μεταβλητής π.χ. ρύθμιση θερμοκρασίας στους εξώθερμους οργανισμούς) ή β. Να ρυθμίζουν και να διατηρούν την τιμή της μεταβλητής σε σταθερά επίπεδα (δυναμική ισορροπία) ανεξάρτητα από τις μεταβολές του περιβάλλοντος (έχουμε πάντα κατανάλωση ενέργειας). Τέλος πρέπει να επισημανθεί ότι για όλα χρειάζεται συνεργασία του νευρικού συστήματος (ελέγχει συντονίζει) με το μυϊκό και το ενδοκρινολογικό.

(ρύθμιση θερμοκρασίας) ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑ Δ3 (ρύθμιση θερμοκρασίας) Ερώτηση: Με βάση αυτά που ακούσατε παραπάνω πώς νομίζετε ότι πετυχαίνει ο οργανισμός να διατηρεί σταθερή θερμοκρασία στους 36,60 C. 1. Προβάλλεται με τον βιντεοπροβολέα στη διασύνδεση http://www.fed.cuhk.edu.hk/~johnson/teaching/homeostasis/homeostasis.htm Counter-current heat exchange [ shockwave ] η περίπτωση όπου: α. Η θερμοκρασία του περιβάλλοντος είναι ίδια με αυτή στο εσωτερικό του οργανισμού και β. η θερμοκρασία του εξωτερικού περιβάλλοντος είναι μεγαλύτερη από το αυτή στο εσωτερικό του σώματος. Τι παρατηρήσατε; Ποιες αλλαγές είδατε και που έγιναν; 2. Προβάλλεται το ΦΥΛΛΟ ΕΡΓΑΣΙΑΣ 3 (ΦΕ3) (ΑΥΞΗΣΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ) όπου αναφερόμαστε με σειρά στα γεγονότα και τους μηχανισμούς ρύθμισης, όταν η θερμοκρασία του περιβάλλοντος είναι μεγαλύτερη από τη θερμοκρασία του σώματος.

ΦΥΛΛΟ ΕΡΓΑΣΙΑΣ 3 (ΦΕ3) (ΑΥΞΗΣΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ)

36.60 C

(ρύθμιση θερμοκρασίας) ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑ Δ3 (ρύθμιση θερμοκρασίας) Συζήτηση: 3. Προβολή ΦΥΛΛΟΥ ΕΡΓΑΣΙΑΣ 4 για καύσωνα (Εφημερίδα εργασίας). Ποια άτομα διατρέχουν κίνδυνο και γιατί; Τι θα κάνατε εσείς σε περίπτωση καύσωνα;

Εφημερίδα εργασίας (καύσωνας) ΦΥΛΛΟ ΕΡΓΑΣΙΑΣ 4 (Φ.Ε4) Εφημερίδα εργασίας (καύσωνας)

(ρύθμιση θερμοκρασίας) ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑ Δ3 (ρύθμιση θερμοκρασίας) 4. Διαμορφωτική αξιολόγηση: Προβάλλεται με τον βιντεοπροβολέα η διασύνδεση http://www.fed.cuhk.edu.hk/~johnson/teaching/homeostasis/homeostasis.htm homeostasis Counter-current heat exchange [ shockwave ] όταν η θερμοκρασία του περιβάλλοντος είναι μικρότερη από τη θερμοκρασία του σώματος. Τι παρατηρήσατε; Ποιες αλλαγές έγιναν και πού; Δίνουμε το ΦΥΛΛΟ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗΣ (ΦΑ1) (εννοιολογικός χάρτης για την περίπτωση που η θερμοκρασία του περιβάλλοντος είναι μικρότερη από τη θερμοκρασία του σώματος) και τους ζητάμε να το συμπληρώσουν (να αντικαταστήσουν τους αριθμούς που υπάρχουν με την κατάλληλη λέξη )(απάντηση στο αρχείο ΑΠΑΝΤΗΣΗ ΦΑ1).

ΦΥΛΛΟ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗΣ (ΦΑ1) (διαμορφωτική)

ΑΠΑΝΤΗΣΗ ΦΑ1

36.60 C

36.60 C

(Συζήτηση προεκτάσεις) ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑ Δ4 (Συζήτηση προεκτάσεις) ΦΥΛΛΟ ΕΡΓΑΣΙΑΣ 5 Δίνονται οι παρακάτω καταστάσεις ή διαταραχές (αλλαγές) στο ανθρώπινο σώμα: α. Σταθερή θερμοκρασία στους 36,60 C. β. Συγκέντρωση γλυκόζης στο αίμα. γ. ΡΗ αίματος σταθερό στο 7,4. δ. Συγκέντρωση οξυγόνου και διοξειδίου του άνθρακα στο αίμα (σε κανονικές και ακραίες συνθήκες). ε. Εξουδετέρωση παθογόνων μικροοργανισμών. Πώς νομίζετε ότι πετυχαίνει ο οργανισμός την ισορροπία στις αντίστοιχες συνθήκες και με ποιο αναδραστικό μηχανισμό; Ανάλογα με το χρόνο και το επίπεδο της τάξης ο καθηγητής επιλέγει το ή τα θέματα που θα συζητηθούν. Για παράδειγμα: Για το β χρησιμοποιούμε το power point (αυτοαξιολόγηση). Μπορούμε να μιλήσουμε για την παχυσαρκία και το διαβήτη. Επιλέγοντας το ε κάνουμε εισαγωγή στο επόμενο μάθημα. Τι είναι ασθένεια; Πώς προκαλείται μια ασθένεια; κλπ

ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ Η φάση αξιολόγησης αναμφισβήτητα αποτελεί μια σημαντική πτυχή της μορφωτικής διαδικασίας του ατόμου, που έχει άμεση σχέση με την κριτική και κυρίως την αυτοκριτική. Σε μαθητοκεντρικές διαδικασίες μάθησης, η βαρύτητα πέφτει κυρίως σε ικανότητες των μαθητών να επικοινωνούν, να αναλαμβάνουν πρωτοβουλίες, να βρίσκουν λύσεις για την αντιμετώπιση προβληματικών καταστάσεων, να είναι αλληλέγγυοι προς τους συμμαθητές τους, να έχουν πρακτικές ικανότητες κ.λπ. Πρέπει να γίνεται προσπάθεια να χρησιμοποιούμε κριτήρια αξιολόγησης τόσο στον τομέα της επίδοσης στο γνωστικό μέρος, όσο και στον τομέα της δράσης, της ενεργού συμμετοχής, αλλά και της κριτικής σκέψης και δημιουργικότητας. Δίνεται το ΦΥΛΛΟ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗΣ 2 (ΦΕ2) (τελική αξιολόγηση)