Jabuka pod povećalom znanosti
Može li jedna jabuka postati pravi znanstveni laboratorij? Što se događa kada je prerežemo, zašto pluta na vodi, koje tvari skriva u svojoj unutrašnjosti i možemo li usporiti njezino truljenje?
Odgovore na ova i mnoga druga pitanja učenici su potražili kroz niz istraživačkih aktivnosti povodom Svjetskog dana jabuka koji se održava 21. listopada. Jabuka, svakodnevna i svima poznata namirnica, postala je polazište za otkrivanje zanimljivih kemijskih reakcija, bioloških procesa i prirodnih zakonitosti.
U nastavi Kemije i Biologije učenici su istraživali, opažali, uspoređivali i donosili zaključke, otkrivajući pritom koliko su prirodne znanosti međusobno povezane. Jednostavnim pokusima pokazali su da se iza pojava koje svakodnevno susrećemo često kriju složeni procesi koje možemo objasniti znanstvenim zakonitostima.
Smeđa tajna: Zašto jabuka mijenja boju? (oksidacija)
Što se događa s jabukom nakon što je prerežemo? Zašto njezina svijetla unutrašnjost postupno poprima smeđu boju?
Učenici su pripremili nekoliko uzoraka jabuke i izložili ih različitim uvjetima. Pojedine kriške premazali su limunovim sokom ili vodom, neke zaštitili prozirnom folijom, dok su druge ostavili na zraku.
Promatrajući promjene, istraživali su proces enzimskog posmeđivanja, u kojem važnu ulogu imaju kisik i enzim polifenol-oksidaza. Uočili su kako različiti uvjeti mogu utjecati na brzinu promjene boje.
Posebno zanimljivo bilo je otkriće da limunov sok može usporiti posmeđivanje zahvaljujući svojoj kiselosti i prisutnosti askorbinske kiseline.
Tako je svakodnevna pojava postala dokaz da se kemijske reakcije ne odvijaju samo u laboratoriju, nego neprestano i u živim organizmima.
Zašto jabuka ne tone?
Naizgled jednostavno pitanje otvorilo je novo istraživanje: zašto jabuka pluta na vodi?
Učenici su najprije pomoću dinamometra istraživali djelovanje sile teže, a zatim jabuku uronili u vodu. Promatrali su njezino ponašanje te pokušali objasniti zašto ostaje na površini.
Odgovor se skriva u građi ploda. Tkivo jabuke sadrži međustanične prostore ispunjene zrakom, zbog čega je njezina prosječna gustoća najčešće manja od gustoće vode.
Upravo se na ovom primjeru pokazala povezanost prirodnih znanosti: biološka građa jabuke omogućila je razumijevanje fizikalnih pojava poput gustoće i uzgona, koje opisuje Arhimedov zakon.
Učenici su tako spoznali da se jedna prirodna pojava može promatrati iz različitih znanstvenih perspektiva i da se znanja međusobno nadopunjuju.
Gdje se skriva energija?
Kako otkriti tvari koje se nalaze u jabuci, a koje ne možemo vidjeti okom?
Iako znamo da je jabuka zdrava, zanimalo nas je koliko šećera zapravo sadrži i kako ga možemo dokazati bez kušanja. Koristeći prirodne indikatore i jednostavne reagense (poput Benedictova reagensa ili Lugolove otopine za dokazivanje škroba), testirali smo sok svježe jabuke i usporedili ga s kupovnim sokovima.
U sljedećem pokusu učenici su istraživali prisutnost škroba pomoću Lugolove otopine. Na pripremljene uzorke jabuke nanosili su nekoliko kapi otopine i promatrali promjene boje.
Pojava tamnoplave ili gotovo crne boje pokazatelj je prisutnosti škroba. Ovaj jednostavan kemijski dokaz omogućio je učenicima bolje razumijevanje bioloških promjena koje se događaju tijekom dozrijevanja plodova.
Kako jabuka dozrijeva, dio škroba postupno se razgrađuje, a mijenja se i sastav šećera, što utječe na njezin okus.
Kemijska reakcija tako je postala sredstvo za istraživanje biološkog procesa.
Učenici su uočili koliko su kemijski sastav, razvoj ploda i njegova svojstva međusobno povezani.
Faraonski trik: Kako sačuvati jabuku zauvijek?
Jedno od najzanimljivijih istraživanja bilo je mumificiranje jabuke.
Učenici su pripremili uzorke jabuke i izložili ih različitim uvjetima: kuhinjskoj soli, sodi bikarboni, njihovoj mješavini te zraku kao usporednom uvjetu.
Tijekom promatranja istraživali su kako gubitak vode utječe na izgled, čvrstoću i očuvanost biljnog tkiva.
Sol potiče izlazak vode iz stanica, a smanjenje dostupnosti vode može usporiti razvoj mikroorganizama odgovornih za kvarenje. Promjene koje su učenici uočili na uzorcima otvorile su pitanja o osmozi, isušivanju i prirodnim procesima razgradnje.
Pokus je omogućio i zanimljivu poveznicu s drevnim postupcima mumificiranja, koji su se također temeljili na uklanjanju vlage i očuvanju organskih tvari.
Naizgled neobičan pokus pokazao je kako kemijska svojstva tvari mogu utjecati na biološke procese te zašto je voda jedan od ključnih čimbenika života, ali i propadanja organskih materijala.
Kroz ovaj pokus simulirali smo procese iz starog Egipta. Sol i soda bikarbona djelovali su kao isušivači (desikanti) koji izvlače vlagu iz jabuke kroz proces osmoze. Bez vlage, bakterije i gljivice se ne mogu razvijati, pa se jabuka umjesto truljenja – mumificirala.
Jabuka kroz pet osjetila
Možemo li jabuku istraživati bez laboratorijskog pribora? Možemo, i to s pomoću vlastitih osjetila!
U posebnoj istraživačkoj aktivnosti učenici su proučavali različite sorte jabuka koristeći osjetila vida, dodira, sluha, njuha i okusa.
Promatrali su boju i izgled plodova, uspoređivali čvrstoću i površinu kožice, osluškivali hrskavost prilikom zagriza te istraživali razlike u mirisu, slatkoći, kiselosti i sočnosti.
Otkrili su da doživljaj hrane ne ovisi samo o okusu, nego o zajedničkom djelovanju različitih osjetilnih sustava i obradi primljenih podražaja u mozgu.
Pritom su povezivali građu i funkciju osjetilnih organa s kemijskim sastavom ploda. Primjerice, šećeri i organske kiseline utječu na okus jabuke, dok hlapljivi spojevi pridonose njezinu karakterističnom mirisu.
Ova je aktivnost pokazala kako se biološki procesi osjetilnog opažanja nadopunjuju s kemijskim svojstvima tvari te koliko je naš svakodnevni doživljaj hrane složen i zanimljiv.
Od znatiželje do znanstvenog zaključka
Posebna vrijednost provedenih aktivnosti bila je u istraživačkom pristupu učenju.
Učenici nisu samo slušali objašnjenja, nego su samostalno postavljali pitanja, iznosili pretpostavke, pripremali uzorke, rukovali priborom, promatrali promjene i zapisivali opažanja.
Kroz pokuse su razvijali sposobnost zaključivanja, uspoređivanja rezultata i povezivanja uzroka s posljedicama. Učili su da znanstveno istraživanje započinje pitanjem, a do odgovora se dolazi promatranjem, dokazivanjem i kritičkim razmišljanjem.
Različite aktivnosti pokazale su da prirodne znanosti nisu odvojeni skupovi činjenica. Kemija objašnjava sastav tvari i njihove promjene, Biologija životne procese i građu organizama, a fizikalne zakonitosti dodatno nam pomažu razumjeti ponašanje tijela i tvari u prirodi.
Upravo se u takvom povezivanju znanja razvija cjelovito razumijevanje svijeta koji nas okružuje.
Jedna jabuka, mnoštvo znanstvenih otkrića
Obilježavanje Svjetskog dana jabuka pokazalo je da kvalitetno prirodoslovno obrazovanje ne zahtijeva uvijek složenu opremu ni zahtjevne pokuse. Ponekad je dovoljno odabrati poznat predmet, postaviti pravo pitanje i učenicima omogućiti da odgovor otkriju vlastitim istraživanjem.
Kroz aktivnosti iz Kemije i Biologije učenici su istraživali promjene tvari, biološku građu, dozrijevanje plodova, očuvanje organske tvari i funkcioniranje ljudskih osjetila. Istodobno su upoznali i povezanost tih procesa s drugim prirodnim zakonitostima.
Ovakav pristup primjer je dobre nastavne prakse jer potiče znatiželju, samostalnost, suradnju i prirodoslovnu pismenost te omogućuje učenicima da naučeno primijene u svakodnevnom životu.
Jer znanost ne započinje složenom formulom, nego znatiželjom. A katkad je za veliko otkriće dovoljna samo jedna jabuka!
Članak pripremile:
- Snježana Crčić, prof. biologije i kemije
- Dijana Penava, prof. biologije i kemije