عينة متتالية أنشطة

كيف تتحرك المواد إلى داخل الخلية وخارجها؟

الأنشطة الثلاثة أدناه توضح مثالًا على «متتالية أنشطة» – مجموعة استكشافات قائمة على الظواهر، منظمة بطريقة تساعد الطلاب على التعمق في مفهوم معقد من خلال التقدم من نشاط إلى التالي بمتابعة أسئلتهم الخاصة. 

هذا المنهج يمكن أن يكون قيِّمًا بغض النظر عن الموضوع الذي تدرسه أو أهدافك التعليمية. هناك ثلاث وجبات علمية خفيفة للإكسبلوراتوريوم في العينة الموضحة هنا، ولكن كل متتالية ستكون مختلفة؛ بحيث تُصمم لتلبية الاحتياجات المحددة للطلاب.

اطَّلِع على أدوات التخطيط لمعايير العلوم للجيل القادم لمعرفة المزيد حول وجبات الإكسبلوراتوريوم العلمية الخفيفة، وعلاقتها بمعايير العلوم للجيل القادم، وكيف يمكنك إنشاء متتاليات أنشطة خاصة بك.

عينة متتالية أنشطة

كيف تتحرك المواد إلى داخل الخلية وخارجها؟

الأهداف

بنهاية هذه المتتالية، سيستطيع الطلاب تفسير التالي:

• كيف ولماذا تتحرك المواد إلى أسفل تدرج التركيز.
• كيف ينظم غشاء الخلية حركة المواد إلى داخل الخلية وخارجها.
• كيف ولماذا تحدد معدلات الانتشار مقاس الخلية.

المستوى التعليمي والمسار

الأحياء بالمدرسة الثانوية / العلوم الحياتية بالمدرسة الإعدادية.

المفاهيم المغطاة

الانتشار، والغشاء، والتناضح.

المشاركة في الظاهرة

يمكنك جعل السؤال التوجيهي – «كيف تتحرك المواد إلى داخل الخلية وخارجها؟» – ذا صلة أكبر بطلابك باستخدام ظاهرة معقدة يمكنهم رؤيتها أو الارتباط بها.  على سبيل المثال:

•  ما التغيرات الفيزيائية التي يمر بها السلمون عند الانتقال من الماء العذب إلى الماء المالح، ولماذا؟
• لماذا يخرج الماء من الخضراوات عندما تُمَلَّح؟

النشاط الأول: البيضة العارية

استخدم خلية عملاقة – بيضة دجاجة مقشرة – لتستكشف مجيء المواد الخلوية وذهابها.

البيضة العارية نشاط مبدئي رائع لأنه يثير أسئلة حول أفكار أساسية للتناضح دون شرح كل شيء في نشاطٍ واحدٍ.

اطَّلِع على النشاط: البيضة العارية

في هذه الوجبة الخفيفة، سيلاحظ الطلاب:

• يؤدي تركيز المواد المذابة في المعالجة (تركيز الذائب) دورًا فيما إذا كانت ستنتقل المواد إلى داخل الخلية أم خارجها.
• الغشاء يسمح لبعض المواد بالمرور، بينما يمنع موادًا أخرى (ولكن الطلاب لن يفهموا السبب وراء هذا بعد).

كذلك تثير الوجبة الخفيفة أسئلة جديدة، وقد يفكر الطلاب في:

• كيف يرتبط تركيز المواد المذابة بالمواد التي تنتقل في اتجاه معين؟
• هل هناك «نقطة لا عودة» تحدد ما إذا كانت ستنتقل المواد إلى داخل الخلية أم خارجها؟
• لماذا يبدو أن بعض المواد تتحرك عبر الغشاء، بينما مواد أخرى لا تفعل ذلك؟

يمكن استخدام أسئلة الطلاب حول الغشاء للمشاركة في «أوبرا الصابون الخلوي».

النشاط الثاني: أوبرا الصابون الخلوي

استكشف خصائص أفلام الصابون واربطها بخصائص أغشية الخلية وآليات التنقل عبر الأغشية.

توفر أوبرا الصابون الخلوي نموذجًا رائعًا لكلٍّ من ميوعة الغشاء وشبه نفاذيته.

اطَّلِع على النشاط: أوبرا الصابون الخلوي

في هذه الوجبة الخفيفة، سيلاحظ الطلاب:

• المواد التي تشبه الغشاء تعبر من خلاله بسهولة، بينما تلك التي تختلف عنه لا تفعل.
• يمكن استخدام القنوات في الحالات التي لا تنتقل فيها المواد عبر الغشاء «طبيعيًّا».

لأن هذه الوجبة الخفيفة تساعد الطلاب في تصور التناضح والانتشار اللذين يحدثان عبر سطح الخلية، فإنها أيضًا تثير أسئلةً جديدةً، وقد يفكر الطلاب في:

• كيف يمكن للخلية أن تمتص أو تطرد المواد التي تحتاج إلى الانتقال عكس تدرج التركيز؟
• إذا كان الانتشار يحدث على سطح الخلية، فكيف تنتشر المواد عبر باقي الخلية؟

أسئلة مثل تلك يمكن استخدامها لمشاركة الطلاب في النشاط التالي.  في هذه الحالة، يمكن أن يقود السؤال الثاني إلى نشاطنا التالي: «انتشار خلية الآجار».

النشاط الثالث: انتشار خلية الآجار

بغرس مؤشر درجة الحموضة في مكعبات الآجار يمكنك عمل نموذج لسبب وجود حدود لمقاس الخلية.

فتبني تجربة انتشار خلية الآجار العلاقة الرياضية بين الحجم والمساحة السطحية بشكلٍ أنيقٍ.

اطَّلِع على النشاط: انتشار خلية الآجار

في هذه الوجبة الخفيفة، سيلاحظ الطلاب:

• عندما يزيد مقاس الخلية، فإن مساحتها السطحية لا تزيد بسرعة زيادة حجمها نفسها، لذلك تستغرق المواد وقتًا أطول لتنتشر إلى مركز الخلية.

كذلك تثير الوجبة الخفيفة أسئلة حول مقاس الخلية، وقد يفكر الطلاب في:

• هل هناك حد أقصى لمقاس الخلية؟
• كيف تتعامل الخلايا الأكبر مع انتشار المواد خلالها؟

استكمال المتتالية

في حين أن هذه المتتالية من الأنشطة – مثل أي متتالية يمكن تطويرها – التي قد تعطي الطلاب قطعًا كثيرة يحتاجون إليها لتفسير التناضح والانتشار في الخلايا، فإنها لا يمكنها الإجابة عن كل سؤال. فيمكن لأنشطة إضافية متعلقة بموضوعات مثل تدرجات التركيز أو الحركة العشوائية أن تساعد في ملء الفجوات والبناء على الأسئلة التي تُثار أثناء كل نشاط في هذه المتتالية وبعده. وقد تُثار أسئلة جديدة يرغب الطلاب في إيجاد إجابة لها، أو قد تقرر البناء على المفاهيم المغطاة للذهاب في اتجاه جديد.

بغض النظر عن أهدافك، فإن هذا النهج يمكنه إعطاءك طريقةً جديدةً لضبط خطط الحصص الخاصة بك، والاستجابة إلى الاحتياجات المحددة لفصلٍ ما. كذلك يمكنه توفير طرقٍ قيِّمة لمساعدة الطلاب في إيجاد طريقهم عبر المفاهيم المعقدة، بحيث يقودهم فضولهم وحافزهم الاستكشافي وفهمهم الخاص.

 Exploratorium, 2020