პრობლემაზე ორიენტირებული სამოდელო გაკვეთილის დაგეგმვა

 9 მარტი, 2016 მარინა სეხნიაშვილი

    

პრობლემაზე ორიენტირებული სწავლების არსი არის ის, რომ პედაგოგმა მოსწავლეებს დაანახოს საკითხი, პრობლემა, რომელიც მრავალგვარი მიდგომითა და გზით შეიძლება გადაიჭრას, რომელიც საჭიროებს ძიებას, ალტერნატივების დაშვებას და იდეების ჩამოყალიბება-განვითარებას.

პრობლემაზე ორიენტირებულ გაკვეთილის დაგეგმვისას, იმისათვის, რომ დაყენებული საკითხი, სიტუაცია პრობლემურად ჩაითვალოს, მასწავლებელმა უნდა გაითვალისწინოს, რომ პრობლემის გადასაჭრელადმოსწავლეს არ უნდა ჰქონდეს ნაცნობი სტრატეგია (ის ცოდნა და უნარ-ჩვევები), რომელსაც პირდაპირ გამოიყენებს. თუმცა ეს იმას არ ნიშნავს, რომ პრობლემის შინაარსი არ უნდა ითვალისწინებდეს მოსწავლის (სკოლაში ან რეალურ ცხოვრებაში მიღებულ) გამოცდილებას და ასაკით განპირობებულ კოგნიტურ შესაძლებლობებს. ამრიგად, პრობლემაზე ორიენტირებული სწავლების იდეა, ისევე, როგორც ყველა სხვა დანარჩენი ტიპის გაკვეთილისა, უნდა გამომდინარეობდეს ეროვნული სასწავლო გეგმის საგნობრივი სტანდარტიდან.

ასეთი ტიპის გაკვეთილების ჩატარებას დიდი მნიშვნელობა აქვს, რადგან პრობლემაზე დაფუძნებული სწავლება:

• განსაკუთრებით ზრდის მოსწავლის მოტივაციას. მოსწავლე ჩართულია აქტიურ სწავლაში, მუშაობს რეალური პრობლემის გადაჭრაზე, რის შედეგადაც სწავლა მისთვის უფრო საინტერესო და სახალისო ხდება. ზრდის მის პასუხისმგებლობას სწავლისადმი;
• მოსწავლეებში ავითარებს კრიტიკულ აზროვნებას. პრობლემის გადაჭრაზე ფიქრისას მოსწავლე კრიტიკულად აფასებს, რა იცის, რა უნარ-ჩვევები აქვს და რა სჭირდება პრობლემის გადასაჭრელად. ამყარებს მიმართებას რამდენიმე ცნებას შორის და გამოაქვს დასკვნა და ა.შ.
• ავითარებს შემოქმედებით აზროვნებას. პრობლემის გადაჭრაზე მუშაობის დროს მოსწავლეს შეიძლება მოუხდეს პრობლემის გადაჭრის რამდენიმე შესაძლებლობის განხილვა, ან პრობლემის გადაჭრის რამდენიმე პასუხის პოვნა, ან ახალი (ორიგინალური) გზის ძიება და ა.შ;
• ასეთი სწავლება ორიენტირებულია მოსწავლეებში პირობისეული, ანუ ფუნქციური ცოდნის შეძენაზე.

პრობლემური ამოცანების სხვადასხვა ტიპი საბუნებისმეტყველო საგნებში მოსწავლეებისგან შეიძლება შემდეგი ამოცანების გადაჭრას მოითხოვდეს:

• არჩევნის გაკეთება: მაგალითად, არსებობს პრობლემის გადაჭრის გზის რამდენიმე ალტერნატიული ვარიანტი, საიდანაც მოსწავლემ უნდა გააკეთოს არჩევანი. არჩევნის გაკეთება, თუ რა საშუალებით წარმოადგინოს მიღებული/მოპოვებული მონაცემები. სარწმუნო შედეგის მისაღებად კონკრეტულ შემთხვევაში რა პირობებში სჯობს ექსპერიმენტის ჩატარება და ა.შ.
• გადაწყვეტილების მიღება: ამოცანა მოსწავლისაგან მოითხოვს გადაწყვეტილების მიღებას;
• შედარება/შეპირისპირება: მოსწავლეს ევალება ობიექტებისა და მოვლენების აღწერა,  მათი დახასიათება და შედარება, მონაცემების შეჯერება;
• დაკავშირება: მოსწავლეს მოეთხოვება სტრუქტურებსა თუ მოვლენებს შორის კავშირის დამყარება, თეორიული ცოდნის რეალურ სიტუაციაში გამოყენება;
• კანონზომიერების აღმოჩენა, დაკავშირება: მოსწავლეს მოეთხოვება მოვლენის, ფაქტების ან მონაცემების საფუძველზე გარკვეული კანონზომიერებების დადგენა;
• ანალიზი და დასკვნა: მოსწავლეებს ევალებათ ჩატარებული კვლევა-ძიების, ექსპერიმენტების შედეგად მოპოვებული მონაცემების ანალიზი და მის საფუძველზე დასკვნების გაკეთება;
• შემოქმედებითი მიდგომა: დავალება იძლევა სხვადასხვა ალტერნატიული გზით შესრულების საშუალებას ან არსებობს პასუხის სხვადასხვა ვარიანტი, საიდანაც მოსწავლეს მოეთხოვება გადაჭრის ორიგინალური გზის მოფიქრება.

რა სახით შეიძლება იქნეს წარდგენილი კლასის წინაშე პრობლემა საბუნებისმეტყველო  საგნების გაკვეთილებზე?  

• კითხვის სახით;
• სიტუაციური ამოცანა;
• ექსპერიმენტი, ცდა (აქ იგულისხმება როგორც უშუალოდ მოსწავლის მიერ დაგეგმილი და პრაქტიკულად ჩატარებული ცდა, ასევე სიმულაციური პროგრამების მიხედვით დაგეგმილი ექსპერიმენტი და სხვის მიერ ჩატარებული ექსპერიმენტების მონაცემების ანალიზი და დასკვნის გამოტანა);
• პრობლემის გადაჭრაზე ორიენტირებული სასწავლო პროექტი.

             ქვემოთ გთავაზობთ პრობლემაზე ორიენტირებული სამოდელო გაკვეთილის გეგმას. ამ გაკვეთილზე პრობლემური საკითხი წარმოდგენილი იქნება სიტუაციური ამოცანის, ვირტუალური ექსპერიმენტის და კითხვის სახით. გეგმის წარმოდგენამდე ვირტუალური ექსპერიმენტის მაგალითზე გთავაზობთ, რა გზებს გაივლის მოსწავლე ეტაპობრივად პრობლემურ ამოცანაზე მუშაობის დროს, ასევე, საჭიროების შემთხვევაში რა დახმარება შეიძლება გაუწიოს მოსწავლეებს მასწავლებელმა.

თემა – ფოტოსინთეზის მიმდინარეობის პირობები

   პრობლემური ამოცანა/დავალება

წარმოიდგინეთ, რომ ხელთ გაქვთ: კომპიუტერი (პროცესორი, მონიტორი, სათანადო პროგრამა სენსორებიდან მიღებული ინფორმაციის დასამუშავებლად), ნახშირორჟანგისა და ჟანგბადის სენსორები, ქილა, წყალი, პეტრის ჯამზე მოთავსებული წყლის მცენარე ელოდეა, პინცეტი, ელექტროლამფა, სხვადასხვა სიმძლავრის ნათურები (60, 100, 150 W).

  ამ აღჭურვილობის გამოყენებით დაგეგმეთ ვირტუალური ექსპერიმენტი, რომელმაც პასუხი უნდა გასცეს კითხვას: როგორ მოქმედებს განათების ინტენსივობა ფოტოსინთეზის სიჩქარეზე. ამისათვის:

• განსაზღვრეთ ექსპერიმენტის პირობები – გეძლევათ არჩევნის უფლება, ფოტოსინთეზის პროცესის ინტენსივობის გამოსაკვლევად ფოტოსინთეზის რეაქციის საწყის ნივთიერებას შეარჩევთ თუ საბოლოო პროდუქტს;
• შეარჩიეთ თქვენი არჩევნის შესაბამისი სენსორი;
• მოცემულ ექსპერიმენტში განსაზღვრეთ დამოკიდებული და დამოუკიდებელი ცვლადი.
• დაწვრილებით აღწერეთ ექსპერიმენტის ეტაპები;
• გამოთქვით ვარაუდი, სინათლის ინტენსივობის ცვლილება როგორ იმოქმედებს თქვენ მიერ შერჩეული საკვლევი ნივთიერების კონცენტრაციაზე;
• თქვენი ვარაუდით, მიღებული შედეგები დიაგრამის ან ცხრილის სახით გამოსახეთ და გამოიტანეთ დასკვნა.

პრობლემურ ამოცანაზე მუშაობის დროს მოსწავლე ეტაპობრივად გაივლის პრობლემის გადაჭრის შემდეგ გზებს:

1. მოსწავლეების მიერ პრობლემის გააზრება. მოსწავლე დავალების შინაარსს ეცნობა და აყალიბებს პრობლემას – მოცემული აღჭურვილობის გამოყენებით ვირტუალური ექსპერიმენტის დაგეგმვა, რომლის მიზანია: განათების ინტენსივობის გავლენის დადგენა ფოტოსინთეზის სიჩქარეზე;
2. პრობლემის დანაწევრება და მათი პრიორიტეტებად დალაგება – 1) ექსპერიმენტის პირობების განსაზღვრა – ფოტოსინთეზის ინტენსივობაზე დასაკვირვებლად არჩევნის გაკეთება, რის მიხედვით დააკვირდება – საწყისი ნივთიერებების თუ საბოლოო პროდუქტების მიხედვით; 2)ჟანგბადისა და ნახშირორჟანგის სენსორებს შორის არჩევნის გაკეთება; 3) დამოკიდებული და დამოუკიდებელი ცვლადების განსაზღვრა; 4) ექსპერიმენტის სერიალების რაოდენობის განსაზღვრა; 5) ვირტუალური ექსპერიმენტის ეტაპების დაგეგმვა; 6) ვარაუდის გამოთქმა მოსალოდნელი შედეგების შესახებ; 7) მოსალოდნელი შედეგების მიხედვით ვირტუალური მონაცემების აღრიცხვის ფორმის არჩევა და წარმოდგენა; 8) მონაცემების ანალიზი და დასკვნის გაკეთება.

• პრობლემების გადაწყვეტის მიზნით არსებული ცოდნის, ინფორმაციის მოძიება და შერჩევა –
• ფოტოსინთეზის რეაქციის საწყისი ნივთიერებებისა და საბოლოო პროდუქტების გახსენება: 6CO2 + 6H2O     C6H12O6 + 6O2   საწყისი ნივთიერებებია წყალი და ნახშირორჟანგი, ხოლო საბოლოო პროდუქტები – გლუკოზა და ჟანგბადი.
• რაც ინტენსიურად მიმდინარეობს ფოტოსინთეზი, გარემოდან მით მეტი ნახშირორჟანგი და წყალი შთაინთქმება და მით მეტი გლუკოზა და ჟანგბადი წარმოიქმნება.
• გარემო ფაქტორები, რომლებიც გავლენას ახდენენ ფოტოსინთეზის პროცესზე: სინათლე, ტენიანობა, ნახშიროჟანგი, ტემპერატურა. გარემოში განათებისა და ნახშირორჟანგის კონცენტრაციის გაზრდა იწვევს ფოტოსინთეზის პროცესის გაძლიერებას.
• დაკვირვების ობიექტი, პროცესი, მოვლენა დამოკიდებული ცვლადია, ხოლო ფაქტორი – დამოუკიდებელი ცვლადი. რადგან ხდება კვლევა, თუ როგორ იცვლება ფოტოსინთეზის სიჩქარე განათების ინტენსივობის მიხედვით, ამიტომ ფოტოსინთეზის საწყისი ნივთიერების, ან საბოლოო პროდუქტის კონცენტრაცია იქნება დამოკიდებული ცვლადი, ხოლო განათება – დამოუკიდებელი.

1. პრობლემის გადაჭრის მიზნით ალტერნატიული გზების ძიება. რადგან აღჭურვილობაში არის ჟანგბადისა და ნახშირორჟანგის სენსორები, ამიტომ თუ ფოტოსინთეზის სიჩქარეზე დაკვირვება უნდა მოხდეს საწყისი ნივთიერების კონცენტრაციის ცვლილების მიხედვით, არჩევანი უნდა გაკეთდეს ნახშირორჟანგზე, მაგრამ თუ საბოლოო პროდუქტის კონცენტრაციის ცვლილების მიხედვით – ჟანგბადზე. შესაბამისად უნდა გაკეთდეს არჩევანი სენსორებზე.
2. გადაწყვეტილების მიღება და გაზიარება. იმის გასარკვევად, თუ როგორ იცვლება ფოტოსინთეზის სიჩქარე განათების ინტენსივობის ცვლილებაზე დამოკიდებულებით, დავაკვირდეთ(ვთქვათ) წყალში საწყისი ნივთიერების ნახშირორჟანგის კონცენტრაციის ცვლილებას და, შესაბამისად, გამოვიყენებთ ნახშირორჟანგის სენსორს. ამ შემთხვევაში დამოკიდებული ცვლადი იქნება ნახშირორჟანგის კონცენტრაცია, ხოლო დამოუკიდებელი – განათების ინტენსივობა. განათების ინტენსივობის გაზრდით შემცირდება გარემოში ნახშირორჟანგის კონცენტრაცია. ექსპერიმენტის სერიალების რიცხვი იქნება სამი, რადგან აღჭურვილობაში სამი განსხვავებული სიმძლავრის ნათურა გვაქვს.
3. პრობლემის გადაჭრის იდეის მოძიება, ჩამოყალიბება და წარდგენა – ვირტუალური ექსპერიმენტის ეტაპების დაგეგმვა, ვარაუდის მიხედვით ვირტუალური მონაცემების აღრიცხვა გრაფიკის სახით, მონაცემების ანალიზი და დასკვნის გაკეთება –

პროცედურის/ექსპერიმენტის ეტაპები:

1. პეტრის ჯამიდან პინცეტით ვიღებთ წყლის მცენარე ელოდეას და ვათავსებთ ქილაში;
2. ქილაში წყალს ვასხამთ ისე, რომ მცენარე მთლიანად დაიფაროს;
3. ქილის გვერდზე ვათავსებთ ელექტროლამფას;
4. ქილას ვახურავთ რეზინის საცობს და მისი ნასვრეტიდან ნახშირორჟანგის სენსორის მგრძნობიარე ნაწილს ვუშვებთ წყალში, ხოლო სენსორის მეორე ბოლოს ვუერთებთ კომპიუტერს;
5. მეორე ნასვრეტს ვახშობთ, რათა გარემოდან ქილაში და ქილიდან გარემოში არ მოხდეს აირების მოძრაობა;
6. ვრთავთ კომპიუტერს და ვუშვებთ შესაბამისს პროგრამას. სენსორი აღრიცხავს წყალში გახსნილ ნახშირორჟანგს ოთახის განათებაზე და მონიტორზე ჩნდება შესაბამისი მრუდი;
7. ლამფას ვუკეთებთ მცირე სიმძლავრის ნათურას (60 W), ვანთებთ და ვაგრძელებთ მონიტორზე ნახშირორჟანგის კონცენტრაციის ცვლილებას;
8. ექსპერიმენტს ვატარებთ სამ ვარიანტად. თითოეულში ვიყენებთ სხვადასხვა სიმძლავრის ნათურას. ექსპერიმენტებს შორის ვიცავთ დროის ერთნაირ ინტერვალს (მაგალითად, 10 წთ.).

მონაცემების ანალიზი და დასკვნა: ექსპერიმენტის შედეგები წარმოვადგინეთ გრაფიკის სახით. გრაფიკი გვიჩვენებს, რომ განათების ინტენსივობის გაზრდით ნახშირორჟანგის კონცენტრაცია წყალში მცირდება, რაც იმას ნიშნავს, რომ განათების ინტენსივობის გაზრდით იზრდება ფოტოსინთეზის სიჩქარე.

  შენიშვნა: თუ მოსწავლეებს გაუჭირდათ პრობლემების გადაწყვეტის მიზნით არსებული ცოდნის, ინფორმაციის მოძიება და შერჩევა, მასწავლებელი სვამს კითხვებს:

• რა არის ფოტოსინთეზი? გამოსახეთ ფოტოსინთეზის ქიმიური რეაქციის ჯამური ტოლობა.
• რა არის ფოტოსინთეზის რეაქციის საწყისი ნივთიერებები?
• რა არის ფოტოსინთეზის რეაქციის საბოლოო პროდუქტები?
• გარემოს რა ფაქტორებია აუცილებელი ფოტოსინთეზის პროცესის წარმართვისათვის?
• რის მიხედვით შეიძლება ვიმსჯელოთ ფოტოსინთეზის ინტენსივობაზე?
• რა არის დამოკიდებული და რა – დამოუკიდებელი ცვლადი?
• ცხრილის მარცხენა თუ მარჯვენა სვეტში უნდა აღინუსხოს დამოუკიდებელი ცვლადი?
• გრაფიკის რომელ ღერძზე უნდა იქნეს დატანილი დამოკიდებული ცვლადი?

გთავაზობთ ზემოთ აღწერილი პრობლემური ამოცანის გათვალისწინებით სამოდელო გაკვეთილის გეგმას(დაწყვილებული გაკვეთილი)

საგანი – ბიოლოგია

კლასი – X

თემა – ფოტოსინთეზის მიმდინარეობის პირობები

კავშირი სტანდარტთან:

მიმართულება – ცოცხალი სამყარო

შედეგი: ბიოლ.X.8.მოსწავლეს შეუძლია იმსჯელოს ფოტოსინთეზზე, როგორც მცენარეული ბიომასის წარმომქმნელ საკვანძო პროცესზე.

ინდიკატორი: იკვლევს (ექსპერიმენტულად, მზა მონაცემების ანალიზის საფუძველზე, სიმულაციური პროგრამების დახმარებით) გარემო ფაქტორების (სინათლის ინტენსივობა, ტემპერატურა, ნახშირორჟანგის კონცენტრაცია) გავლენას ფოტოსინთეზის პროცესზე.

მიმართულება – მეცნიერული კვლევა-ძიება.

შედეგი: კვლ.X.1.მოსწავლეს შეუძლია განსაზღვროს კვლევის საგანი და კვლევის ეტაპები.

ინდიკატორები: განარჩევს მუდმივ და ცვლად (დამოკიდებულ, დამოუკიდებელ) პარამეტრებს. განსაზღვრავს კვლევის პირობებს და ჩატარების ეტაპებს; არჩევს სათანადო ხელსაწყოებს/ აღჭურვილობას/ინსტრუმენტებს და ასაბუთებს არჩევანს; განსაზღვრავს მონაცემების აღრიცხვის ფორმებს (ცხრილები, გრაფიკები, სიები, ფოტოები, ჩანაწერები).

შედეგი: კვლ.X.4.მოსწავლეს შეუძლია მონაცემთა ანალიზი და შეფასება.

ინდიკატორი: იყენებს დიაგრამებს, ცხრილებს და გრაფიკებს მონაცემებს ან ცვლადებს შორის დამოკიდებულების აღსაწერად.

სასწავლო მიზანი

მოსწავლეები აღწერენ გარემო პირობებს, რომელიც გავლენას ახდენენ ფოტოსინთეზის პროცესზე.

მოსწავლეებმა შეძლებენ:

• დავალებაში მოცემული პრობლემის გააზრებას, პრობლემის დანაწილებას და პრიორიტეტებად დალაგებას;
• პრობლემების გადაწყვეტის მიზნით არსებული ცოდნის, ინფორმაციის მოძიებას და შერჩევას;
• მზა მონაცემების ანალიზის საფუძველზე გარემო ფაქტორების ფოტოსინთეზის პროცესზე გავლენის კვლევას;
• ექსპერიმენტის პირობების განსაზღვრას;
• დამოკიდებული და დამოუკიდებელი ცვლადების განსაზღვრას;
• კვლევისათვის საჭირო აღჭურვილობის არჩევას და არჩევანის დასაბუთებას;
• სიმულაციური პროგრამის დახმარებით ვირტუალური ექსპერიმენტის დაგეგმვას ფოტოსინთეზზე სინათლის ინტენსივობის გავლენის გამოკვლევის მიზნით;
• ექსპერიმენტის მოსალოდნელი შედეგების შესახებ ვარაუდის გამოთქმას;
• მონაცემების აღრიცხვის ფორმის არჩევას და წარმოდგენას;
• მონაცემების ანალიზის საფუძველზე დასკვნის გაკეთებას;
• გრაფიკების გამოყენებას ცვლადებს შორის დამოკიდებულების აღსაწერად.

წინარე ცოდნა და გამოცდილება –

მოსწავლეებმა იციან: ფოტოსინთეზის პროცესის არსი, საწყისი ნივთიერებები და საბოლოო პროდუქტები, სინათლისა და სიბნელის ფაზაზე მიმდინარე პროცესები.

მოსწავლეებს შეუძლიათ: დამოკიდებული და დამოუკიდებელი ცვლადების განსაზღვრა, ექსპერიმენტის დაგეგმვა, მონაცემების აღრიცხვა ცხრილების ან გრაფიკების სახით; გრაფიკებზე მოცემული ინფორმაციის ანალიზი.

საგანმანათლებლო რესურსები: მოსწავლის წიგნი, თაბახის ფურცლები მასზე მოცემული პრობლემური ამოცანით, ფლიპჩარტები, მარკერები, კომპიუტერი, პროექტორი, ეკრანი, PowerPoint-ის პროგრამაში მომზადებული საპრეზენტაციო მასალა.

გაკვეთილის მსვლელობა

1. I. შესავალი (გამოწვევის ფაზა):

აქტივობა 1. (მეთოდი – სიტუაციურ ამოცანაზე მუშაობა; დრო – 10 წთ, მოსწავლეთა ორგანიზების ფორმა – მთელ კლასთან მუშაობა) მასწავლებელი მოსწავლეებს ეკრანზე უჩვენებს სიტუაციურ ამოცანას – მეცნიერები იკვლევდნენ, როგორ არის დამოკიდებული მცენარეებში ნახშირწყლების სინთეზის ინტენსივობა ნალექების რაოდენობაზე. მათ გამოთვალეს ერთი წლის განმავლობაში 1მ2-ზე მცენარეში წარმოქმნილი ნახშირწყლების რაოდენობა მშრალ წონაზე გადაანგარიშებით. შედეგები გრაფიკზეა გამოსახული.

ეკრანზე გრაფიკის დემონსტრირების შემდეგ მასწავლებელი სვამს კითხვებს:

• ეს გრაფიკი ასახავს ცვლადებს შორის დამოკიდებულებას. დაასახელეთ ეს ცვლადები. (ნალექების რაოდენობა და ნახშირწყლების რაოდენობა).
• რომელია მათ შორის დამოკიდებული და რომელი დამოუკიდებელი ცვლადი? დაასაბუთეთ თქვენი პასუხი. (დამოკიდებული ცვლადია ნახშირწყლების რაოდენობა, ხოლო დამოუკიდებელი – ნალექების რაოდენობა, რადგან ნახშირწყლების რაოდენობა იცვლება ნალექების რაოდენობის ცვლილების შესაბამისად).
• აღწერეთ, როგორ იცვლება ნახშირწყლების პროდუქტიულობა ნალექების მატებასთან ერთად. (თავდაპირველად ნახშირწყლების რაოდენობა მკვეთრად იზრდება ნალექის მატებასთან ერთად, ხოლო მას შემდეგ, რაც ნალექი 2500-2700 მმ-ს მიაღწევს, მისი მატების კვალდაკვალ ნახშირწყლების რაოდენობა თითქმის აღარ იზრდება).
• გრაფიკზე მოცემული მონაცემების ანალიზის საფუძველზე გააკეთეთ დასკვნა: წელიწადში ნალექების რა რაოდენობაა საჭირო, რომ ტყემ ნახშირწყლების მაქსიმალური რაოდენობა აწარმოოს?(ტყეს სჭირდება წელიწადში დაახლოებით 2500-2700 მმ წვიმა, რათა ნახშირწყლების მაქსიმალური რაოდენობა აწარმოოს).

• რომელი პროცესის ინტენსივობას ასახავს ნალექებზე დამოკიდებულებით მცენარეების მიერ სინთეზირებული ნახშირწყლების რაოდენობის ცვლილება? (ფოტოსინთეზის)

• როგორ ფიქრობთ, ტენიანობის გარდა, კიდევ გარემოს რა ფაქტორები ახდენენ გავლენას ფოტოსინთეზის პროცესის ინტენსივობაზე? (განათება, ტემპერატურა, ნახშირორჟანგის კონცენტრაცია).
• ფოტოსინთეზის პროცესში სინთეზირებული ნახშირწყლების გარდა, კიდევ რის მიხედვით შეიძლება ვიმსჯელოთ ფოტოსინთეზის ინტენსივობაზე? (გამოყოფილი ჟანგბადის, გარემოდან შთანთქმული ნახშირორჟანგის მიხედვით).

1. ძირითადი ნაწილი (სიღრმისეული წვდომის ფაზა):

აქტივობა 2.( მეთოდი – ტექსტის გააზრებული კითხვა, დრო – 10 წთ., მოსწავლეთა ორგანიზების ფორმა – წყვილებში მუშაობა): მასწავლებელი მოსწავლეებს ურიგებს თაბახის ფურცლებზე დაწერილ ტექსტს და სთხოვს ყურადღებით გაეცნონ მასში მოცემულ ინფორმაციას (იხილეთ ქვემოთ მოცემული ტექსტი) და უპასუხონ კითხვებს: 1) აღწერეთ ხელსაწყო, რომელიც ორგანიზმში მიმდინარე თვალით უხილავ პროცესებზე დაკვირვებისათვის გამოიყენება. 2) აღწერეთ, როგორ შეიძლება ამ ხელსაწყოების გამოყენებით ფოტოსინთეზის პროცესზე დაკვირვება. მასწავლებელი მოსწავლეების პასუხების პარალელურად ეკრანზე (ან სახელმძღვანელოში) უჩვენებს ტექსტში აღწერილი აღჭურვილობის ფოტოებს.

ტექსტი: თანამედროვე ლაბორატორიაში არსებობს მრავალნაირი ხელსაწყო, რომელიც ორგანიზმში მიმდინარე პროცესებზე საფუძვლიანი დაკვირვების საშუალებას იძლევა. ხელსაწყოები მეტად მგრძნობიარეა (მათ სენსორებს უწოდებენ) და შეუძლიათ დააფიქსირონ უჯრედში

(ორგანიზმში) მიმდინარე თვალით უხილავი რაოდენობრივი და ხარისხობრივი ცვლილებები. ხელსაწყოებს აქვს მონაცემების დამუშავების პროგრამებიც, რაც მკვლევრებს მიღებული მონაცემების ანალიზს უადვილებს. ამისათვის სენსორის მგრძნობიარე ნაწილს ათავსებენ საკვლევ სითხეში (გარემოში), მეორე ბოლოთი კი სენსორს უერთებენ კომპიუტერის პროცესორს. სენსორი აღრიცხავს გარემოში საკვლევი ნივთიერების კონცენტრაციის ცვლილებას, მონაცემებს სათანადო პროგრამით გადაამუშავებს პროცესორი და კომპიუტერის მონოტორზე გამოისახება ამ ნივთიერების კონცენტრაციის ცვლილება დიაგრამის ან ცხრილის სახით.

ხშირ შემთხვევაში, პროცესის შესახებ მისი საწყისი ან საბოლოო პროდუქტის მიხედვით მსჯელობენ ხოლმე. ასეა გარემო ფაქტორებზე  ფოტოსინთეზის  ინტენსივობის დამოკიდებულების კვლევის დროსაც.  ფოტოსინთეზზე დასაკვირვებლად იყენებენ წყალმცენარეებს ან წყლის მცენარეებს. მათ ათავსებენ მინის ან გამჭვირვალე პლასტმასის ქილაში და მთლიანად ფარავენ წყლით. ქილას მჭიდროდ ახურავენ რეზინის სახურავს, რომელსაც აქვს ნასვრეტები სენსორების მგრძნობიარე ნაწილის ქილაში ჩასაშვებად.

ექსპერიმენტის ცალკეულ სერიებში ცვლიან ფოტოსინთეზის მიმდინარეობისათვის აუცილებელ პირობებს/ფაქტორებს და აკვირდებიან როგორ იცვლება ფოტოსინთეზის ინტენსივობა. მიღებული შედეგების ანალიზს იყენებენ ფაქტორსა და ფოტოსინთეზს შორის დამოკიდებულების აღსაწერად.

აქტივობა 3. (მეთოდი – სიმულაციური პროგრამის დახმარებით ვირტუალური ექსპერიმენტის დაგეგმვა, დრო –35 წთ., მოსწავლეთა ორგანიზების ფორმა – ჯგუფური). მასწავლებელი კლასს ჰყოფს 4-5 კაციან ჯგუფებად და მოსწავლეებს ურიგებს თაბახის ფურცლებს, რომელზედაც მოცემულია დავალება და ამ აქტივობის შეფასების რუბრიკა.  მასწავლებელი მოსწავლეებს ავალებს, შეასრულონ დავალება, ფლიპჩარტებზე მოამზადონ პრეზენტაცია შეფასების რუბრიკის მიხედვით და გააკეთონ პრეზენტაციები. პრეზენტაციები არის ინტერაქტიური.

დავალება – წარმოიდგინეთ, რომ ხელთ გაქვთ: კომპიუტერი (პროცესორი, მონიტორი, სათანადო პროგრამა სენსორებიდან მიღებული ინფორმაციის დასამუშავებლად), ნახშირორჟანგისა და ჟანგბადის სენსორები, ქილა, წყალი, პეტრის ჯამზე მოთავსებული წყლის მცენარე ელოდეა, პინცეტი, ელექტროლამფა, სხვადასხვა სიმძლავრის ნათურები (60, 100, 150 W).

  ამ აღჭურვილობის გამოყენებით დაგეგმეთ ვირტუალური ექსპერიმენტი, რომელმაც პასუხი უნდა გასცეს კითხვას: როგორ მოქმედებს განათების ინტენსივობა ფოტოსინთეზის სიჩქარეზე. ამისათვის:

• განსაზღვრეთ ექსპერიმენტის პირობები, რისთვისაც გეძლევათ არჩევნის უფლება, ფოტოსინთეზის პროცესის ინტენსივობის გამოსაკვლევად ფოტოსინთეზის რეაქციის საწყის ნივთიერებას შეარჩევთ თუ საბოლოო პროდუქტს;
• შეარჩიეთ თქვენი არჩევნის შესაბამისი სენსორი;
• მოცემულ ექსპერიმენტში განსაზღვრეთ დამოკიდებული და დამოუკიდებელი ცვლადი;
• დაწვრილებით აღწერეთ ექსპერიმენტის ეტაპები;
• გამოთქვით ვარაუდი, როგორ იმოქმედებს სინათლის ინტენსივობის ცვლილება თქვენ მიერ შერჩეული საკვლევი ნივთიერების კონცენტრაციაზე;
• თქვენი ვარაუდით მიღებული შედეგები დიაგრამის ან ცხრილის სახით გამოსახეთ და გამოიტანეთ დასკვნა.

შეფასების რუბრიკა

შეფასების კრიტერიუმები	შეფასების ქულა
დავალებაში მოცემული პრობლემის გააზრება, პრობლემის დანაწილება და პრიორიტეტებად დალაგება;	2
ექსპერიმენტის პირობების განსაზღვრა;	1
დამოკიდებული და დამოუკიდებელი ცვლადების განსაზღვრა;	1
კვლევისათვის საჭირო აღჭურვილობის არჩევა და არჩევანის დასაბუთება;	1
სიმულაციური პროგრამის დახმარებით ვირტუალური ექსპერიმენტის დაგეგმვა ფოტოსინთეზზე სინათლის ინტენსივობის გავლენის გამოკვლევის მიზნით;	2
ექსპერიმენტის მოსალოდნელი შედეგების შესახებ ვარაუდის გამოთქმა;	1
მონაცემების აღრიცხვის ფორმის არჩევა და წარმოდგენა;	1
მონაცემების ანალიზის საფუძველზე დასკვნის გაკეთება.	1

შენიშვნა: სასურველია, კლასში ისე დაიგეგმოს ექსპერიმენტი, რომ ზოგიერთმა ჯგუფმა ფოტოსინთეზზე დაკვირვებისათვის შეარჩიოს საწყისი ნივთიერება, ზოგმაც – საბოლოო პროდუქტი. თუ ასე არ მოხდა, მასწავლებელმა პრეზენტაციების დასრულების შემდეგ მოსწავლეები მეორე ვარიანტზეც აუცილებლად უნდა ამსჯელოს.

აქტივობა 4. (10 წთ.) პრეზენტაციების შემდეგ ჯგუფები აკეთებენ თვითშეფასებას შეფასების რუბრიკის მიხედვით. მასწავლებელი აძლევს ზეპირ განმავითარებელ შეფასებას.

 III. დასკვნითი ნაწილი (რეფლექსიის ფაზა):

აქტივობა 5. (მეთოდი – სხვის მიერ ჩატარებული ექსპერიმენტის მონაცემების ანალიზი, დრო – 10 წთ.,მოსწავლეთა ორგანიზების ფორმა – მონაწილეობს მთელი კლასი). მასწავლებელი ეკრანზე აჩვენებს გრაფიკს და მოსწავლეებს ამცნობს, რომ გრაფიკი გვიჩვენებს ჰაერში ნახშირორჟანგის რაოდენობას  დღის სხვადასხვა მონაკვეთში. მონაცემები აღებულია არიზონის საგანმანათლებლო ცენტრში. შემდეგ სვამს კითხვებს:

• როგორი ურთიერთკავშირია დღის მონაკვეთსა და ჰაერში ნახშირორჟანგის რაოდენობას შორის? (დილის 8 საათიდან ნაშუადღევის 16 საათამდე ნახშირორჟანგის რაოდენობა ატმოსფეროში მკვეთრად მცირდება, ხოლო საღამოს 18 საათის შემდეგ იზრდება).
• გამოიყენეთ ფოტოსინთეზის პროცესის ცოდნა და ახსენით მიღებული შედეგები.(დღის სინათლეზე ფოტოსინთეზის პროცესში გარემოდან ხდება ნახშირორჟანგის შთანთქმა. ამ პროცესის ინტენსივობა მკვეთრადაა დამოკიდებული განათების ინტენსიობაზე. განათების ინტენსივობა დილის 7-8 საათიდან იმატებს, საღამოს საათებში კი იკლებს, ამიტომ დღის განმავლობაში ატმოსფეროში ნახშირორჟანგის რაოდენობა ჯერ მცირდება, მერე კი იზრდება).

გრაფიკი. CO2-ის დონის ცვლილება ჰაერში დღე-ღამის განმავლობაში

აქტივობა 6. (მეთოდი: გრაფიკზე მოცემული ინფორმაციის ანალიზი; დრო – 10.წთ.; მოსწავლეთა ორგანიზების ფორმა – მუშაობა წყვილებში). მასწავლებელი მოსწავლეებს აძლევს დავალებას (თუ ქვემოთ აღწერილი გრაფიკი და დავალება სახელმძღვანელოში არ არის მოცემული, მასწავლებელი მას ეკრანზე უჩვენებს).

დავალება: დააკვირდით გრაფიკს და განსაზღვრეთ, რას აღნიშნავს ამ მრუდზე: ა) G წერტილი? (ფოტოსინთეზისათვის ყველაზე ხელსაყრელ განათების ინტენსივობას);  ბ) D წერტილი? (ფოტოსინთეზის მაქსიმალურ სიჩქარეს); გ) AC უბანი? (ფოტოსინთეზის სიჩქარის ინტენსიურ ზრდას); CB უბანი?(ფოტოსინთეზის სიჩქარე აღარ იზრდება); დ). როგორ ფიქრობთ, განათების ინტენსივობის გაზდით რატომ არ იზრდება უსასრულოდ ფოტოსინთეზის სიჩქარეც?

 

მასწავლებელს საჭიროების შემთხვევაში ქვეკითხვების დასმით მოსწავლეები მიჰყავს იმ დასკვნამდე, რომ ფოტოსინთეზის სიჩქარის ზრდის შეჩერების ერთ-ერთი მიზეზი შეიძლება იყოს ის, რომ ძალიან მაღალ განათებაზე ქლოროფილი იწყებს დაშლას. მასწავლებელი აჯამებს: თუმცა არიან მცენარეები, რომლებიც უძლებენ განათების მაღალ ინტენსივობას; ამავე დროს ბუნებაში არსებობენ ჩრდილის მოყვარული მცენარეებიც.

ამის შემდეგ მასწავლებელი მოსწავლეებს აძლევს საშინაო დავალებას.

აქტივობა 7. საშინაო დავალების მიცემა (დრო 5 წთ.) – პრობლემური კითხვა: რაში გამოიხატება სინათლისა და ჩრდილის მცენარეებში ფოთლების გარეგანი და შინაგანი აგებულების შეგუება/ადაპტაცია მათ ბუნებრივ საცხოვრებელ გარემოში არსებული სინათლის ინტენსივობასთან?

შენიშვნა: ამ პრობლემურ კითხვაზე პასუხის გასაცემად მოსწავლეებს მოუწევთ დამატებითი ინფორმაციის მოძიება სამეცნიერო ლიტერატურაში.

გამოყენებული ლიტერატურა:

1. როგორ ვასწავლოთ მოსწავლეებს აზროვნება, მეთოდოლოგიური სახელმძღვანელო, ეროვნული სასწავლო გეგმებისა და შეფასების ცენტრი, 2007;
2. პრობლემაზე დაფუძნებული სწავლა, მეთოდოლოგიური სახელმძღვანელო სასკოლო სახელმძღვანელოების ავტორებისათვის, ეროვნული სასწავლო გეგმებისა და შეფასების ცენტრი, 2008;
3. სწავლება და შეფასება, დამხმარე სახელმძღვანელო, მასწავლებელთა პროფესიული განვითარების ცენტრი, 2008;
4. მასწავლებლის საქმიანობის დაწყების, პროფესიული განვითარებისა და კარიერული წინსვლის სქემის გზამკვლევი, II ნაწილი, მასწავლებელთა პროფესიული განვითარების ეროვნული ცენტრი, 2016;
5. ნ. ზაალიშვილი, ნ. იოსებაშვილი – ბიოლოგია X კლასი, „ტრიასი“, 2012;
6. მარინა სეხნიაშვილი, მალხაზ მაყაშვილი – ბიოლოგია X კლასი, „კლიო“, „მერიდიანი“, 2012;
7. Д. Тейлор, Н. Грин, У. Стаут – Биология, Том 1, Москва „МИР“, 2004;
8. Stephen Nowicki – Biology, Houghton Miffin Harcourt Publishing Company, 2012.