Lonnie Hoffman Andersen(LH200564) & Theis Kylling Hommeltoft(LH200540)

Transkript

1 HADERSLEV SEMINARIUM Energi Fra sol til menneske Lonnie Hoffman Andersen(LH200564) & Theis Kylling Hommeltoft(LH200540)

2 Indhold Problemformulering... 3 Indledning... 3 Fotosyntese... 4 Fotosyntesens overordnede processer... 5 Lysprocessen... 5 ATP syntesen... 7 Calvin-cyklussen... 7 C4-fotosyntesen... 9 CAM-fotosyntesen... 9 Respiration... 9 Kulstofkredsløbet Geologiske lagre Oceanernes lagre Landbiosfærens lagre Atmosfærens lager Didaktiske overvejelser Rammefaktor Fællesmål Undervisningsforløb Progressionsplan Fra klasses trinmål Fra klasse trinmålene Fælles trinmål i fysik/kemi og biologi Fælles trinmål for fysik/kemi, biologi og geografi Konklusion Kildehenvisninger Bøger Websider Bilag Kartoffelspiring Vejledning Bilag Æbleforsøg Bilag Side 2 af 19

3 Fotosyntese-forsøg Vejledning Problemformulering I denne opgave ønskes at introducere begreberne fotosyntese, respiration, kulstofkredsløb og derved give eleven en forståelse af, at vi som levende væsner konstant benytter os af lysets energi for at kunne eksistere. At få eleven til at forstå, at kun planterne kan omsætte solens energi til noget vi mennesker og dyr kan og skal benytte os af. At få eleven til at forstå at alle organiske væsner er opbygget af C-stof. Dette vil vi gøre ved, at koble teori og praksis. Opstille hypoteser og udfører forsøg. Der er i teoridelen af opgaven lagt hovedvægt på C-3 fotosyntesen. Respiration, C-4 og Cam bliver blot kort præsenteret. Indledning For ca. 4,6 milliarder år siden, blev jorden skabt 1. Langsomt faldt temperaturen og for ca. 4,0 milliarder år siden var jorden tilpas kold til at en fast skorpe blev dannet år senere fortættede vanddampen, så havene opstod og ret hurtigt efter opstod det første liv, ca. 3,5 milliarder år siden. Dette liv opfyldte de krav der opstilles for at noget er i live sammenholdt med afsnittet Levende organismer i Biologi og Molekylærbiologi 2, de indeholdt makromolekylerne DNA som styrede organismernes opbygning og protein som opbyggede organismerne og styrede deres stofskifte 3, desuden blev der udviklet en cellemembran som afgrænsede organismen fra dens omgivelser. En helt karakteristisk ting ved levende organismer er, at de har et stofskifte der giver dem energi til deres respektive livsprocesser. Energien skaffe de på forskellige måder; grønne planter og nogle bakterieformer skaffer sig energi ved hjælp af sollys, disse siges at være fototrofe, andre bakterier ved oxidation af uorganisk stof, disse er kemotrofe. Vi menneske, dyr og de fleste bakterier får energi ved at oxiderer organisk stof, disse kaldes heterotrofe. Godt alle fototrofe og kemotrofe organismer kan selv danne det nødvendige organiske stof for deres livsprocesser, dette kaldes autotrof. Vi heterotrofe organismer skal have tilført de organiske forbindelser andet steds fra. Urhavet indeholdt før tilstedeværelsen af liv kun mindre mængder af organisk stof som danner baggrund for de mere komplicerede organiske stoffer som indgik i de første levende organismer. De første organismer antages at have skaffet sig energi til deres livsprocesser fra enten oxidiation af uorganiske stoffer eller spaltning af de organiske stoffer 4. Den sidstnævnte proces, hvor organisk stof delvist nedbrydes, kaldes gæring. Her skal det huskes at, der de 1 Biologi og Molekylærbiologi, Nucleus, 2, udg. 3. opl. Af jens Bremer (BM) side 9ø. 2 BM side Undtagelse: Nogle enkelte virusformer har den kemisk beslægtede RNA i stedet for DNA 4 BM side 9 Side 3 af 19

4 første milliarder år var der ingen frit ilt i på jorden, så organismerne havde ikke mulighed for at respirere. Efterhånden faldt mængden af organisk stof i havene, og nogle bakterier tilpassede sig disse nye forhold, og derved udvikledes en anden måde at måde at skaffe sig energi på: fra sollyset. Fotosyntesen opstod. Det er knap 3 milliarder år siden. De første fotosyntetiserende organismer benyttede sig af H 2 S (dihydrogensulfid) og dannede frit svovl, dog omkring 2 milliarder år siden udviklede nogle af disse bakterier evnen til at bruge H 2 O, og derved danne frit ilt. I en verden hvor ilt ikke eksisterede, men nu blev dannet i overskud sammenholdt med at ilt er ret reaktivt, ændrede forekomsten af ilt livsbetingelserne for livet på jorden, idet ilten reagerer med mange organiske molekyler som mange bakterierne bestod af. Nye livsformer udviklede sig som kunne tåle tilstedeværelsen af den frie ilt (O 2 ) og tilmed former som kunne forbruge den. De brugte O 2 til at oxidere organisk stof (C x H 2x O x ) helt til CO 2 og H 2 O (respiration). Denne proces var meget mere energirig end de hidtidige gæringsprocesser, som bakterierne var henvist til inden tilstedeværelsen af fri O 2. Fotosyntese Naturens grønne planter kalder man økosystemets primærproducenter, da de som de eneste kan udnytte solens energi ved hjælp af en fotokemisk proces og omdanne denne til kemiskenergi, som alle heterotrofe organismer så benytter sig af, når de spiser de grønne planter. De grønne planter siges derfor at være fotoautotrofe 5, da de ved hjælp af solens fotokemiske energi syntetiserer ellers uorganiske forbindelser til organiske (se reaktionsskema nedenfor), som de så kan ernære sig af (frigøre energi ved respiration). De heterotrofe organismer får ved direkte eller indirekte at spise de fotoautotrofe (grønne planter) tilført den nødvendige mængde organiske stof som de benytter til deres livsprocesser. Først skal vi se på hvad det er der sker i fotosyntesen. 6 Kuldioxid + vand + lysenergi -> Organisk energirigt molekyle + ilt Planterne optager CO 2 og afgiver O 2 og H 2 O via spalteåbninger. H 2 O optages via rødderne (se Figur 1). Da fotosyntesen kræver sollys må denne kun foregå om dagen, hvor sol er til rådighed. Fotosyntesen sker i grønkornene (kloroplasterne) i plantecellerne. Det organiske stof som 5 Sammenholdt med Indledning 6 BM side 215 Side 4 af 19

5 produceres, bruges dels til plantens natlige respiration, og opbygning af andre organiske stoffer 7. Kloroplaster er et lille organ (organel) med en dobbeltmembran, inde i kloroplasten er der et lamelsystem af membraner 8, der er små flade sække som kaldes thylakoider. Disse er ordnet i stabler som kaldes grana og som er forbundet med kanaler. Lamelsystemerne er omsluttet af en proteinholdig masse som kaldes stroma. (se figur 2) Fotosyntesen sker i dels thylakoidens membraner og stroma 9. Fotosyntesens overordnede processer Fotosyntesen består af 2 delprocesser, hvor den første, lysprocessen sker i thylakoidmembranerne. Den anden, Calvin-cyklussen (mørkeprocessen) finder sted i stroma. Ved lysprocessen forbruges der lysenergi, til at spalte H 2 O til brint og oxygen, hvorved O 2 frigives gennem bladets spalteåbninger mens brint bindes til hydrogentransportøren NADP +, kaldes den acykliske proces 10 (Niacinamid-Adenin-Dinucleotid-Phosfat 11 ). Lysenergien omdannes desuden også til ATP 12 (Adenosin-Tri-Phosfat 13 ) ud fra ADP (Adenosin-Di-Phosfat) og en Phosfatgrupppe (PO 3 ). Der indgår to fotosystemer i lysprocessen, dem vender vi tilbage til. I den lys-uafhængige proces, Calvin-Processen sker det at den omdannede biokemiske energi, som nu ligger i ATP en og i brintionerne som er koblet på NADP + bliver omdannet til organisk stof ud fra CO 2 som planten optager gennem spalteåbningerne sammenholdt med figur 1. Lysprocessen Først bliver vi nød til at kunne forstå, hvordan planterne overhovedet kan opsamle lysetsenergi. I thylakoidmembranerne findes molekylet klorofyl (se figur 3) og caroteinmolekyler. I porfyrinringen i klorofylmolekylet findes en ring c-atomer som skiftevis er enkelt/dobbeltbunden, denne kemiske struktur gør at molekylet kan absorbere lys i det synlige område 14. Figur 3 viser hvilke bølgelængder klorofylet absorberer, der skelnes mellem klorofyl a og b. Man kan se at klorofylet absorberer blåt og rødt lys, det grønne bliver som figur 4 viser, ikke absorberet men reflekteres derimod tilbage. Dette gør at klorofyl er grønt. Når blade så om efteråret blive gule og røde skyldes det betacaroteinmolekylerne i bladene, det fremgår dog ikke i denne figur, men det absorberer kun i det blå spektrum. 7 BM side BM side Økologibogen 1.udg. 1.opg. Nucleus forlag. Side BM side BM side ATP er den universelle energitransportør i levende organismer. (BM side 146) 13 BM side BM side 217ø Side 5 af 19

6 Klorofyl indeholder en hydrofob-hale (markeret med rød) som forankrer molekylet til thylakoidens membran. Porfyrinringen er placeret på membranens yderside. Klorofyl og carotein molekylerne er samlet i små grupper, som man kalder fotosystemer. Et fotosystem vil indeholde klorofylmolekyler og 50 caroteinmolekyler og forskellige proteiner. Som tidligere nævnt, findes der to typer af fotosystemer, fotosystem I og fotosystem II, de har forskellige funktion, en smule forskellig sammensætning. I thylakoidmembranerne sidder der foruden disse fotosystemer to andre funktionelle systemer, hvor den ene indeholder cytokromer, et cytokrom er et lille protein som er løst bundet til, i dette tilfælde, thylakoidmembranen 15, dette kaldes cytokrom-bf-komplekset. Den anden er ATP synteasen, hvor ATP dannes ud fra ADP, PO 3 og E H+. Bemærk at fotosystem II kommer før I, det skyldes at fotosystem I er det ældste og fotosystem II senere udviklet. Når klorofylmolekylet absorberer E foto vil en elektron i molekylet exciterer (komme på højere energi niveau), den kan vende tilbage til sit E udgangpunkt ved at henfalde og derved udsende lys. Men klorofylmolekylet kan noget mere; enten kan excitationsenergien overføres til en elektron i et andet klorofylmolekyle, som derved exciteres, eller også kan selve elektronen kvalitativt overføres til et andet klorofylmolekyle. På den måde kan energiniveauet i molekylerne hæves. Uden at komme ind i alt for tekniske formuleringer omkring klorofyl P680 og klorofyl P700 16, så kan fotosystemernes proces skitseres som i figur 5. Lyset rammer fotosystem II, hvor en elektron i klorofyl P680 exciteres, denne elektron overføres til et stof der hedder feofytin, dette sker igen så feofysin har de 2e - som vist på figur 5. Klorofylen henter så nye elektroner, (da den bliver positivt ladet ved at smide en elektron) ved at spalte vand til 2e - +O 2 +4H +. Vejen mellem de to fotosystemer går gennem cytokrom-bf-systemet som ligger i boldene på figuren. Plastoquinon tager de 2 e - fra 15 BM side BM side 219 Side 6 af 19

7 feofysin og bringer dem til cytokrom-bf-komplekset, hvor plastoquinon på vejen har bundet yderligere H + fra stroma udenfor thylakoidet. I cytokrom-bf-komplekset afgiver Plastoquinon de 2 e- og H + til thylakoidets indre, herved bringes H + over thylakoidmembranen, konc(h + ) stiger. De exciterede e - bringes fra cytokorm-bf-komplekset til fotosystem I ved hjælp af et nyt stof som kaldes Plastocyanin, hvor en af de tidliger exciterede elektroner overføres til klorofyl P700 som så via et andet klorofylmolekyle modtager en excitationsenergimængde, derved sparkes den fra fotosystem II exciterede elektron i P700 op på endnu højere energi niveau. Via nogle mellemled afgiver P700 den exciterede elektron til et jernholdigt protein ferrodoxin på ydersiden af thylakoidmembranen. Ferrodoxin afgiver så elektronen til NADP + som samtidig optager en proton (H + ), hvorved der dannes NADPH, som har en meget energirigbinding til H. Her sluttter lysprocessen og NADPH overføres til Calvin-cyklussen hvor den indgår i syntesen af organisk stof. Så i lysprocessen, får elektronen 2 energiløft som gør at de elektroner som klorofylen henter fra vands (lav energi H) kan blive knyttet til NADPH s energirige H. ATP syntesen Da H + koncentrationen er høj i thylakoidet og lav i stroma, vil H + forsøge at strømme tilbage igen, men da thylakoidets membran ikke er permabel 17 for H + må den finde en anden vej. H + kan kun strømme ud genne ATP-syntetase-komplekset. Se figur 5. Her omdannes ADP + PO 3 + E H+ til ATP, hvor energien fra protonerne udnyttes som at transportabel energi. Det er koncentrationen af H + der er afgørende for ATP. H + koncentrationen ændres i fotosystem II, hvor klorofyl P680 + spalter vand for at få e -, der bærer plastoquinonen H + er over membranen. Fotosystem I hvor NADP + bruger af H + erne på ydersiden, altså fra stroma. Desuden pumpes der H + er gennem thylakoidmenbranen i cytokrom-bf-komplekset 18. Alt dette bevirker at konc(h + ) forskellen mellem thylakoidets indre og stroma forøges. Kloroplasterne kan styre produktionsforholdet mellem ATP og NADPH hvis alle NADP + er på NADPH form, vil elektronen få energi i fotosystem I og via cytokrom-bf-komplekset løbe tilbage til fotosystem I og trække en H + med som kan bruges i ATP-syntesen, dette kaldes den cykliske lysproces 19. Calvin-cyklussen 17 BM side BM side BM side 210 Side 7 af 19

8 Kort kan det skitseres at i Calvin-cyklussen bliver CO 2 omdannet til organiske stof, ved hjælp af NADPH og ATP. Der er ikke tale om at CO 2 direkte reduceres til organisk stof, men faktuelt bindes til et andet organisk molekyle (kulhydratet Ribulose-1,5-biosulfat) 20, ved denne proces dannes et ustabilt mellemprodukt som indeholder 6 C-atomer, dette spaltes dog pga. ustabiliteten omgående til 2 glycerat-3-fosfat 21, som hver indeholder 3 C-atomer. Stoffet som katalysere processen kaldes Rubisco 22 (Ribulose-biofosfat-carboxylase). Herefter reduceres glycerat-3-biofosfat til kulhydratet glycerolaldehyd-3-fosfat. Her kræves det at ATP aktiverer glycerat-3-biofosfat, som kobler sig med en fosfatgruppe hvor der imellem dem er en energirigbinding og bliver til Glycerat-1.3-biofosfat, så spaltes fosfatgruppen og 1 O fra med den energirigebinding fra ved hjælp af NADPH, hvor H et binder sig til C=O et som er tilbage. På figur 6, ses ikke dette mellemtrin, men når først den er kommet på glycerolaldehyd-3-fosfat-form, kan planten danne de nødvendige organiske stoffer, da dette stof danner grundlaget for alle de processer 23. F.eks glykolysen, men også dannelsen af Glukose (figur 6) hvor det bindes sammen med endnu en glycerolaldehyd, dette danner så en 20 Økologibogen side BM side Økologibogen side BM side 222 Side 8 af 19

9 hexose (fruktose, glukose). Når dette sker dannes der samtidig en ny Ribulose-1,5-biofosfat som så kan starte processen på ny 24. Cyklussen er lukket. C4-fotosyntesen Hvor temperaturen overstiger 28 o C sker det at katalysatoren Rubisco (se under Calvinprocessen) i stedet for at katalyserer processen som i Calvin-processen med CO 2, katalysere processen med O2, dette kaldes fotorespiration 25. Dette er ret uhensigtsmæssigt, da fotosyntesens formål er at omdanne uorganisk til organisk materiale, dette kan ikke lade sig gøre med O 2, som ydermere er biprodukt af fotosyntesen. Dette har en lille del planter (tropiske og subtropiske græsser, majs og sukkerrør) 26 løst ved i at opdele CO2 fikseringen og Calvin-cyklussen 27. Netto energien er mindre end ved C3-fotosyntesen, men da temperaturen er høj, ret konstant kan det på sigt bedre lønne sig. CAM-fotosyntesen Nogle planter har det problem, at de simpelthen om dagen mister for meget vand når de åbner spalteåbningerne, for at opsamle CO 2. Dette er løst ved en process som bygger på C4- fototsyntesen, dog med den forskel, at de her planter (orkidee, ananas, sukulenter) er i stand til at lade fotosyntesen forløbe normalt om dagen, dog med spalteåbningerne lukkede, for så at åbne dem om natten, hvor vandfordampningen fra planten er mindre. De opbevare så i vakuolerne. 28 Respiration Respirationen kan inddeles i 4 delprocesser. Ved den første proces omdannes glukose (se figur 7) til pyruvat 29, denne kan kun dannes ved tilstedeværelse af frit O 2. De sidste tre processer er decarboxylering (fraspaltning af COO - ) af pyruvat, hvor der dannes Acetyl-CoA 30 (AcetylCoenzym A). Dette nedbrydes så til CO 2 i citronsyrecyklussen (se figur 8) og til hydrogen som bindes til NADP + (og FAD) 31. Hydrogenet transporteres så til respirationskæden, hvor det indgår i dannelsen af ATP og til slut afgives, hvor det binder sig til O 2, så der dannes vand 32. Dette gør altså at vi kan spalte glukose, og udnytte den energi som er bundet i molekylet, dog kræves der ilt for at muliggøre dette. Figur 7 24 BM side 221n 25 Økologibogen side Økologibogen side Økologibogen side Økologibogen side BM side BM side BM side BM side 173 Side 9 af 19

10 Citronsyrecyklus Kulstofkredsløbet Kulstof er mængdemæssigt det vigtigste grundstof i organisk stof og omsætning af kulstof er en væsentlig del alle økosystemer, store som små. Som beskrevet under fotosyntese og respiration, så fikseres luftens CO 2 og omdannes til organisk stof; på den måde optages C i biosfæren 33. Kulstof findes i mange forskellige sfærer og lagre. 34 Kasserne på figuren angiver størrelsen af de pågældende kulstoflagre i de forskellige sfærer. Angivelserne er i gigatons(gt) og er skønnede værdier. Pilene angiver en estimeret nuværende udveksling, som angives i Gt/år. Figur 9 33 Økologi en grundbog af Kåre Fogh s GO Naturgeografi Jorden og mennesket 2. udgave s. 172 Side 10 af 19

11 Geologiske lagre Som det ses af figuren er jordens samlede mængde kulstof skønnet til 1-7x10 7 Gt, men det er dog kun de 5x10 7 Gt i det sedimentære lag(fx kalksten, sandsten, lersten og skifer), der kan vekselvirke med jordsystemets øvrige komponenter. I jordskorpen finder vi lagrene af fossile brændsler såsom kul, olie og gas. Dette lager er skønnet at udgøre 4000 Gt. Ved forvitring af bjergarter trækkes årligt 0,2 Gt kulstof ud af atmosfæren og over til oceanerne. Vigtige processer i den geologiske del af kulstofkredsløbet: Magmatisk omdannelse af kalk til silikatbjergarter (afgasning via vulkansk aktivitet) CaCO 3 + SiO 2 -> CO 2 + CaSiO 3 herved frigives kulstof fra de sedimentære lag til atmosfæren. Forvitring af silikatbjergarter 2 CO 2 + H 2 O + CaSiO 3 -> Ca HCO 3 + SiO 2 herved trækkes kulstof ud af atmosfæren og ender i floder, søer og oceanerne. Forvitring af kalkbjergarter CO 2 + H 2 O + CaCO 3 -> Ca HCO 3 herved trækkes kulstof ud af atmosfæren og ender i floder, søer og oceanerne. Dannelse af kalkbjergarter 2HCO Ca 2+ -> CaCO 3 + CO 2 + H 2 O herved frigives kulstof til atmosfæren. Oceanernes lagre Oceanernes knap Gt kulstof findes hovedsageligt i form af hydrogenkarbonat (HCO 3 - ), altså uorganisk materiale. Kun 3 Gt er bundet i levende organismer og omkring 1000 Gt kulstof i form af opløst organisk kulstof. Oceanerne har et lille årligt nettooptag på omkring 1,6 Gt kulstof fra atmosfæren og en nettoaflejring på havbunden på 0,2 Gt/år. Landbiosfærens lagre Langt den største del af de 550 Gt kulstof som er bundet i levende organismer på jorden, er bundet i planter. Især tørv i de arktiske egne er repræsenteret i de ca Gt af oplagret dødt organisk materiale i jordens øverste lag. Vigtige udvekslinger med atmosfæren : Planterne optager via fotosyntesen 111 Gt kulstof/år fra atmosfæren i form af CO 2 Respiration fra planter og dyr frigiver ca.49 Gt kulstof i form af CO 2 til atmosfæren. Nettoprimærproduktionen (fotosyntese og respiration) udgør 62,6 Gt/år. Side 11 af 19

12 59,6 Gt kulstof/år bliver frigivet ved respiration, forrådnelse og forbrænding af forskellige kulbrinter. Figur 10 Landbiosfærens kredsløb kaldes normalt, det lille C-stof kredsløb 35. (se figur 10) Atmosfærens lager Atmosfærens samlede indhold af kulstof er ca. 762 Gt eller 0,0038% 36. Størstedelen af dette findes i form af CO 2 og en mindre del i CH 4. Ud over de allerede nævnte udvekslinger til oceanerne og biosfæren, sker følgende væsentlige udvekslinger: 6,4 Gt kulstof/år afgives til atmosfæren fra menneskets afbrænding af fossile brændsler og cementproduktion. 0,1 Gt tilføres atmosfæren fra vulkanudbrud og erosion. 0,2 Gt kulstof fjernes fra atmosfæren ved forvitring af bjergarter. 37 Didaktiske overvejelser Det didaktiske og undervisningsforløbet vil i denne opgave være rettet mod en 4.klasse. Vi vil så vidt muligt forsøge at skitsere dagens indhold i starten af timen ved tavlen, både ved at tegne, skrive og fortælle. Dette giver en struktur og rettesnor både for lærer og elever, så alle kender dagsordenen. Herudover har vi i forløbet lagt vægt på praktiske øvelser, hvor børnene får mulighed for at opstille hypoteser og afprøve dem. Det praktiske arbejde er vigtigt for at fange og adsprede og fastholde børnene. Vi lægger vægt på at få deres egenforståelse frem i kraft af en personlig logbog, som følger N/T-timerne. Heri opsættes teorier og analyser og resultater bliver bogført og sammenholdt med deres forforståelse af begreber og sammenhænge. 35 Økologibogen side GO Naturgeografi Jorden og mennesket 2.udgave s Kapitlet er sammenfattet ud fra s i GO Naturgeografi Jorden og mennesket 2. udgave Side 12 af 19

13 Rammefaktor Vi har N/T 2 timer i ugen i en 4.klasse på 22 elever, som vi også har i matematik. Dette giver os muligheden for at flytte på mat. og N/T- timerne, så det er muligt at få tre sammenhængende N/T-timer til udflugter, hvis det kræves. Vi har et N/T-lokale med smartboard til rådighed. Der forefindes et stinkskab på skolen. Det vil være godt at lægge forløbet i sensommeren, da vejret til udflugten gerne skulle holde tørt. Fællesmål Fra Undervisningsministeriets Fælles Mål under trinmål for faget natur/teknik efter 4. klassetrin 38 har vi valgt at fremhæve følgende punkter som relevante for det efterfølgende beskrevne undervisningsforløb: Undervisningen skal lede frem mod, at eleverne har tilegnet sig kundskaber og færdigheder, der sætter dem i stand til at: Den nære omverden kende forskellige materialer og stoffers oprindelse, brug, genbrug og bortskaffelse og kende til nedbrydning, herunder formuldning og rustdannelse kende dyrs og planters forskellige levesteder og livsbetingelser, herunder behov for føde, luft, lys, vand og temperatur kende oxygen, kuldioxid samt næringsstofferne protein, fedt og kulhydrat Den fjerne omverden beskrive og give eksempler på dyr og planter fra forskellige verdensdele, herunder hvordan dyr og planter får opfyldt deres livsbetingelser som vand, lys, næring og temperatur på forskellige levesteder Arbejdsmåder og tankegange formulere spørgsmål og fremsætte hypoteser på baggrund af iagttagelser, oplevelser og mindre undersøgelser arbejde hensigtsmæssigt med forskellige undersøgelsesmetoder og udstyr indendørs og udendørs samt anvende faglig læsning Undervisningsforløb Undervisning Materialer til timen Mål Metoder Dobbelt lektion 1. og 2. time Dagsorden på tavlen. Kartoffelspiringsforsøg i labyrinter sættes i værk Logbøger 40 - Æbler - Læggekartofler - Pap kasser til at lave labyrinter af - Lære en begyndende hypotesedannelse. - kende begreberne fotosyntese, respiration og C-stof - Børnene får selv lov til at opstille forskellige opstillinger med %20-%20Natur%20teknik.aspx?fullpub=1 39 Se bilag 1 40 Hvad er god undervisning? Af Hilbert Meier side 68 Side 13 af 19

14 Æbleforrådnelsesforsøg i stinkskab sættes i gang. Der noteres i logbog, hvad der forventes vil ske i de forskellige opstillinger og forsøg. - Sakse - Stinkskab - Power points - Forstå at solens energi er livgivende for alt liv på jorden. kartoffelen ud fra metoden - Prøv-digfrem 42 - Plenum undersivning 43 Teori om solens energi som fundamental livsbetingelse for alt liv på jorden. Kulstof som vigtig bestanddel af alt levende. Introduktion til fotosyntese og respiration -> kulstof cirkulerer. Der noteres i logbøger. Snak om kommende udflugt og hvad vi skal være opmærksomme på. Der forudsættes at eleverne har haft et tidligere forløb om planter herunder kartoffelen og dens opbygning. 41 Undervisning Materialer til timen Mål Metoder Dobbelt lektion 3. og 4. time Udflugt til skoven. Her vil vi tage udgangspunkt i et undervisningsforløb fra skoven i skolen, men med - Logbøger - Penalhus - Bageplader - Dolke - Tændstikker - Jørgen Clevin - At børnene forstår at organisk materiale indeholder kulstof, som en vigtig bestanddel. At eleverne sætter en - Produktive spørgsmål 45 - Eksperiment, hvor der skal undersøges og observeres. 46 undtagelse af CO 2 i forbindelse med klimaforandringer. 44 Vi vil bruge flere produktive spørgsmål end der er lagt op til i materialet for at det ikke får præg af foredrag. Børnene noterer deres iagttagelser, i forbindelse med afbrændingen, i logbogen. tavle og tusser - Førstehjælpskasse afbrænding i forbindelse med fotosyntese og kulstofs kredsløb. Ting der kan brænde har forbindelse til fotosyntesen. Kobler træets C-stof med det vi spiser og derved optager deres energi, som vi så bruger når vi eksisterer. Undervisning Materialer til timen Mål Metoder Dobbelt lektion 5. og 6. time Dagsorden på tavlen. CO 2 påvisning med vandpest forsøg forklares og sættes i gang. 47 Der noteres i logbøger hvad - Logbøger - CO 2 indikator - Reagensglas - Stanniol - Vandpest - Sugerør 41 Progressionsplan 1.-2.klasses trinmål 42 Metoder i naturfag en antologi (MiN) s.5 43 (HM) side At få børnene til at forstå at de udånder CO 2 og at planter optager CO 2 dog kun hvis der er lys tilstede. Kunne koble dette til fotosyntesen, idet CO 2 - Eksperiment MiN kap MiN kap.1 47 Se bilag 2 48 MiN side 6-7 Side 14 af 19

15 der forventes vil ske og hvorfor. Opsamling og resultat sidst i timen. Der kigges til kartoffelforsøg og fremskridt noteres i logbøger. optagelsen er fotosyntesen. Undervisning Materialer til timen Mål Metoder Enkelt lektion - 7.og 8. time Dagsorden på tavlen. Afrunding af kartoffel og æble forsøg. I logbogen noteres resultaterne. Disse sammenholdes med forventninger før forsøgsstart. Resultaterne - Logbøger - Karton - Ugeblade - Sakse - Lim - Tusser At få anskueliggjort kulstofs kredsløb, herunder fotosyntese/respiration i form af en planche som laves og fremlægges gruppevis - Modeller 50 - Planchen kan yderligere fungere for os som målestok for elevernes forståelse af emnet. diskuteres i plenum ud fra den gennemgåede teori på klassen og i skoven. Der laves i grupper på 4-5 stk. en simpel planche 49 af kulstofs kredsløb med hovedvægt på det lille kredsløb og fotosyntesen som fremlægges og herefter udstilles på gangen. Med rød er forsøgt fremhævet den rødetråd 51. Progressionsplan Fra klasses trinmål kunne følgende punkter have været berørt: Den nære omverden Kunne beskrive en plante ved rod, stængel, blad og blomst Den fjerne omverden Kende udvalgte dyr og planter fra forskellige naturområder Menneskets samspil med naturen tage hensyn til planter, dyr og natur og vise det gennem egen adfærd ved ikke at kaste affald i naturen, og når der holdes smådyr i fangenskab Arbejdsmåder og tankegange formidle resultater og erfaringer med relevant fagsprog på forskellige måder, ved fortælling, tegning, udstilling eller fremvisning. Fra klasse trinmålene kunne følgende punkter være oplagte at arbejde videre med: Den nære omverden 49 Da abstraktionsniveauet skal holdes ned jf. Hilbert Meier Hvad er god undervisning. 50 MiN side 6 51 HM side 25 Side 15 af 19

16 kende til, at alt stof i verden består af et begrænset antal grundstoffer og kende få grundstoffers navne, herunder kulstof, oxygen, hydrogen og jern kende til vigtige stoffers og materialers anvendelse, genbrug og kredsløb kunne forklare hovedtræk af dyrs og planters samspil ved fotosyntese og ånding med vægt på udveksling af kuldioxid og oxygen Den fjerne omverden beskrive og give eksempler på forhold, der har betydning for dyr og planters tilpasning til forskellige livsbetingelser, herunder vand, lys, næring, næringssalte og temperatur Menneskets samspil med naturen redegøre for eksempler på ressourcer og anvendelse af teknik, der har betydning for menneskers levevilkår, herunder vand, energi og transport give eksempler på, hvordan samfundets brug af teknologi på et område kan skabe problemer på andre områder som vand/spildevand og energiforsyning/forurening give eksempler på, hvordan ændringer i anvendelse af teknologi har indvirket på planter, dyr og mennesker kende til miljøproblemer lokalt og globalt samt give eksempler på, hvordan disse problemer kan løses, herunder forslag til spareråd i forbindelse med brug af vand og el og i forhold til anvendelse af vedvarende energi. Arbejdsmåder og tankegange kategorisere undersøgelsesresultater og sammenfatte enkle regler, herunder at alt levende indeholder vand, og at metaller er gode ledere for strøm og varme forstå og anvende grafisk information i form af enkle diagrammer og kurver. Fælles trinmål i fysik/kemi og biologi Hvis man skulle følge emnet helt op til 8-9 klasse kunne det gøres i alle naturfagene. Ved dette emne berøres følgende punkter for de fælles trinmål i fysik/kemi og biologi for 8. klasse beskrive hovedtræk af vands og kulstofs kredsløb i naturen gøre rede for hovedtræk ved fotosyntese og respiration, herunder disse processers betydning i økosystemer. Fælles trinmål for fysik/kemi, biologi og geografi 8. klasse beskrive hovedtræk af vands og kulstofs kredsløb i naturen kende til grundvandsdannelse i Danmark og forhold, der har indflydelse på vores muligheder for at indvinde rent drikkevand 9. klasse vurdere anvendelse af naturgrundlaget i perspektivet for bæredygtig udvikling og de interessemodsætninger, der knytter sig hertil gøre rede for hovedtræk af Jordens tilblivelse, de grundlæggende betingelser for liv og naturvidenskabelige forestillinger om Jordens og livets udvikling %20-%20Natur%20teknik.aspx?fullpub=1 Side 16 af 19

17 Konklusion Vi har i undervisningsforløbet været omkring, plantens behov og villighed til sollys, sollysets rolle i fotosyntesen og dens omdannelse af uorganisk stof til organisk, levende organismers indhold/ og nødvendighed af dette organiske stof, og dets rolle ved død og nedbrydning (ild). Desuden har vi været omkring respiration (æble-forsøg bilag 3). Eleven for en behagelig blanding af teori og praksisforsøg hvor barnet får mulighed for at holde koncentrationsniveauet og fokus. Kildehenvisninger Bøger GO Naturgeografi, Jorden og mennesket 2. udgave 2008, Geografforlaget Metoder i naturfag en antologi Redaktion Sara Thougaard og Lene Hybel Kofoed, Eksperimentarium (MiN) Økologi en grundbog af Kåre Fogh, bistand Ib Johansen 1. udgave 1997, Gads forlag Økologibogen 1.udg. 1.opl Michael Arvelund m.fl. Nucleus Biokemi og Molekylærbiologi 2.udg. 3.opl Jens Bremer Nucleus (BM) Hvad er god undervisning? 1.udg. 2. opl Hilbert Meier Gyldendal (HM) Websider _kartografi/mineraler/kulstofkredsl%c3%b8b %20-%20Natur%20teknik.aspx?fullpub=1 Side 17 af 19

18 Bilag 1 Kartoffelspiring I skal bruge 2 stk. kartofler 1 stk. skoæske 1-2 papvægge Tape Saks Spaghnum Avis Underskål Vejledning I skal forsøge om i, i æsken kan forhindre kartoflen i at komme ud af hullet kassen. Der kræves dog et hul i æsken på minimum 5x5cm. I må opstille 2 vægge, disse må dog ikke røre hinanden, eller lukke hullet. Kartoflen skal placeres på avis med fugtig spaghnum. Kartoffel 2 skal i selv give de optimale vækstbetingelser, hvad tror i det er? Side 18 af 19

19 Bilag 2. Æbleforsøg Æblet henstilles til forrådnelse i stinkskab Bilag 3. Fotosyntese-forsøg. I skal bruge: Tre rene reagensglas i holder Sølvpapir Vandpest-plante Sugerør 3 propper til reagensglas CO 2 -indikatorvæske (fortyndet ca. 1:10) Vejledning 1. Fyld hvert reagensglas med den fortyndede CO 2 -indikatorvæske. 2. Pust forsigtigt udåndingsluft ned i indikatoeren. Der skal opnås tydeligt farveskift (ca. 1min.) Dette gentages ved de andre, til samme farve opnås. 3. Mærk reagensglassene fra 1 til Til reagensglas 1 tilsættes lidt vandpestplante op proppen påsættes 5. Til reagensglas 2 tilsættes lidt vandpestplante, prop påsættes og sølvpapir svøbes omkring så intet lys rammer reagensglasset. 6. Sæt prop på glas 3 dette er vores kontrol. 7. Sæt glassene i en holder og stil dem et lysbeskindet sted. HOLD ØJE med CO 2 - indikatorens farve i glassene. Side 19 af 19