2. Bakterievekst

For lærer

To læringsmål med forsøket:

1. Gi elevene en inspirerende førstehåndserfaring med forekomst og vekst av mikroorganismer.

2. Gi elevene erfaring med, og innsikt i, naturvitenskapelig metode og kritisk tenkning.

Praktisk utførelse:

Som beskrevet i Mikroorganismer på kroppen og i luften på naturfag.no. Tillaging av agar og andre tips, se Mikroorganismer – bakterier rundt oss på naturfag.no.

For lærer

Tilrettelegging for læring av naturvitenskapelig metode og kritisk tenkning. Selv om elevenes observasjoner og hypoteser ikke vil inneholde så mye relevant fagstoff om bakterier, kan de legge til rette for lærerike diskusjoner om naturvitenskapelig metode og kritisk tenkning.

• Ved oppstart av forsøket: Be gruppene formulere forutsigelser og hypoteser (dvs. forslag til forklaringer av forutsigelsene).
• Når elevene observerer resultater: Observere systematisk, og tenke gjennom hvordan feilkilder kan ha påvirket resultater.
• Gruppene forbereder presentasjon av resultater: Be elevene bli enige på gruppe om hva som taler for at konklusjonene stemmer, og hva som taler imot, og eventuelle alternative forklaringer (krav om enighet gir ofte grundigere diskusjoner).
• Gruppene presenterer etter tur resultater for klassen: Lærer sikrer at de tre spørsmålene diskuteres (hva taler for?, taler mot?, alternative forklaringer?).
• Lærer utfordrer klassen (modellerer med et eksempel om nødvendig):
  • Hva kan dere/gruppen gjøre videre for å finne ut om resultatet er holdbart?
  • Vil de som har utført undersøkelsen ha kunnet påvirke resultatet? Hvordan?
• Lærer oppsummerer på tavlen om naturvitenskapelig og kritisk tenkningsom veien til avklaring av kvalitet på forklarende hypoteser:
  • Hva taler for at konklusjonen stemmer?
  • Hva taler imot at konklusjonen stemmer?
  • Hva kan være alternative forklaringer (hypotese) av observasjonene?
  • Hva kan dere/gruppen gjøre videre for å finne ut om resultatet er holdbart?
• Lærer oppsummerer og forklarer hvordan elevene nå har brukt naturvitenskapelig praksis og kritisk tenkemåte.
  • Metoden innebærer å gjette på forklaring av observasjoner, og kritisk vurdere hvor godt gjettingen (hypotesen) passer med observasjoner.
  • Det kan ofte tenkes ut flere hypoteser, og en må teste videre for å finne ut hvilken som passer best av alle observasjoner.
• Etterarbeid med tenk-par-del: Hvordan endre metoden for å overbevise andre om at dere ikke har kunnet påvirke resultatet?

For lærer

Endringsmønster: en deling gir dobling, 2 delinger gir firedobling, 3 delinger gir åttedobling, 4 delinger gir 16!

Læringsmål: Elevene skal kunne forklare at endring kan gå «fortere» en vanlig lineær vekst. Målet er altså at elevene skal komme forbi vanlig hverdagstenkning om endring om at dobbel påvirkning alltid gir dobbel effekt.

Elevene skal selv oppdage og beskrive mønsteret med egne ord og tall

(NB! – oppgavene berører eksponentiell vekst, noe som er naturlig når man snakker om bakterier. Selv om elever ikke skal jobbe med eksponentiell vekst på 8. trinn, kan arbeid med mønster være en fin vinkling. Her fokuserer vi på hva som skjer med antall bakterier etter en viss tid, hvordan antallet vokser, hvordan vi kan beskrive det med ord. Neste steg kan da være å finne mønsterets symbolske representasjon. Det er naturlig å komme inn på potenser som er læringsmål på 8. trinn. Denne oppgaven er en mulighet for elevene til å få innsikt i store tall og eksponentiell vekst, og spesielt til å få behov for å finne en forklaring for mønsteret. Det er prosessen som er viktig, ikke det å finne selve formelen).

For lærer

Praktisk oppgave der elevene utvikler forslag til beskrivelser

Elevene jobber i små grupper og får utdelt ca. 10 petri-skåler og en skål med riskorn. I denne oppgaven representerer hvert riskorn en bakterie. Noen bakterier dobler seg hvert 20. minutt. Andre typer bakterier dobler seg hver time, og det er kanskje lettest å velge i denne aktiviteten. Vi antar god tilgang på næring, slik at riskorn-bakteriene vokser maksimalt: deler seg hver time. Ideen er at elevene begynner med ett riskorn i første petriskål. I neste petriskål legger de antall «bakterier» de mener vil være der etter en time. Slik gjør de det med 5, 6, 7 petriskåler. Antall riskorn-bakterier vokser raskt. Hva blir antallet etter 7 timer? Det er kjedelig å telle opp antall riskornbakterier det er blitt etter 10 timer. En mulighet vil da være å gjette på et antall, eller estimere, på grunnlag av erfaringen med endringen i antall riskorn i de 7 første petriskålene?

Tilrettelegging for læring om bakterievekst basert på forsøket:

• Informasjon i forkant: Vi starter med å anta at disse bakterier deler seg hver time. Vi starter med en bakterie.
• Utforskende oppgave:Plasser riskorn i utleverte plastskåler. I første skål plasserer dere ett riskorn. I neste skål antall «riskornbakterier» dere tenker det blir etter en time. I neste skål antall riskornbakterier etter to timer, osv. Finn først ut hvor mange bakterier det blir etter 2 timer, 4, timer, 5 timer, 10 timer, 16 timer? Bruk det du vil (f.eks. riskorn, eller en figur, tabell e.l.), alt som kan hjelpe deg å finne svaret. a) Forklar med tegning og med egne ord og tall hvordan antall riskornbakterier øker. b) Foreslå måter vi kan bruke for å finne ut hvor mange riskornbakterier det er blitt etter f.eks. 12 eller 16 timer.
  • NB: Her kan elevene finne ut ved enkelt å gange med 2 for å finne neste, de kan bruke riskorn til å illustrere det. Det fine med riskorn er jo at etter 7, 8 eller 9 timer blir det tungvint å telle – da føler de behov for å finne en forklaring med ord, kanskje? Uansett, så er det mulig å holde styr på antall bakterier etter 10 timer. Bruk av excel kan og være en fin måte.
  • Mulig svar – det kan forklares med ord, at f.eks. for fire timer så finner vi antall bakterier ved å gange 2 fire ganger med seg selv (e.l.) osv. Tabellen er en systematisering av mønsteret.
  • Kanskje kan elevene bli utfordret til å sammenlikne «2 ganger 4» eller «gange 2 med 4» med «gange 2 fire ganger med seg selv». Så kunne de foreslå måter å skrive dette med symboler på.
    
• Deling etter kort tid: Tre-fire grupper utfordres til å dele sine beskrivelser og forslag. Ideer noteres av lærer på tavlen. Alle grupper skal finne en fin ting med beskrivelsen som de så deler med klassen. Til sammen får nå alle elevgruppene flere forslag som hjelp til å komme videre.
• Oppmuntring før videre arbeid i grupper:Hvordan kan vi beskrive økningen i antall riskornbakterier ennå bedre? Lag et forslag til hvordan finne ut hvor mange riskornbakterier det er etter for eksempel 12 eller 20 timer?
  • Kanskje kan vi her veilede enkelte av elevene mot den generelle forklaringen?
• Deling en stund senere:Deling av forslag til hvordan finne ut hvor mange riskornbakterier det er etter f.eks. 12 eller 20 timer.
  • Ofte er det mulig å finne noe smart i alle ideer. Kanskje trenger vi ikke «bestemme» hvilken ide som er best. Er det godt nok å stimulere faglig nysgjerrighet?

Oppgave om lineær vekst: 

• Prisen på en pakke antibiotikatabletter er 120,- kr. Lag en tabell som viser hvor mye det koster å kjøpe 2, 4, 6, og opp til 20 pakker (Legg konkrete medisinpakker på bordet. Bilder av pakker med tabletter?)
  • (Elevene skal sammenlikne bakteriemønsteret med lineært mønster fra et aktuelt eksempel, f.eks. pris vs. mengde antibiotika NB: Forskning viser at vi mennesker har en tendens til å tenke lineært, og eksponentiell tankegang må vi venne oss til. Da er det bra om vi gir elevene muligheten til å kontrastere lineær og eksponentiell vekst.)

Sammenlikningsoppgave: 

• Lag et søylediagram som viser prisen på antibiotika etter hvor mange esker du kjøper.
• Prøv å lageet søylediagram som viser hvor mange riskornbakterier det er i skålene dere laget for litt siden. Er det mulig?
• Diskuter på gruppenhva som er forskjellen mellom de to søylediagrammene.
• Deling og klassediskusjon: Hva er forskjellen mellom de to søylediagrammene? Noen tall vokser jevnt: du får dobbelt så mange tabletter hvis du betaler dobbelt så mye. Andre tallrekker vokser superfort: Når du dobler antall timer bakteriene får vokse blir det supermange flere, og vi fant noen måter å finne ut hvor mange det ble.

Utdypingsoppgaver: Se side med flere ideer til aktiviteter.

For lærer

Begrunnelse: Det er viktig å balansere fokus på sykdomsfremkallende bakterier med aktivitet om viktige bakterier og verdien av deres vekst. Gjerne også få inn virkeligheten ved å teste antibac: Hvor lett er det å bli kvitt bakterier? (Men at antibac bare kan brukes utvortes, og ikke innvortes.)

Praktisk utførelse – samtidig med at elevene undersøker bakterievekst: Agarskåler med og uten antibiotika, hvitløk, chili og/eller antibac, og med ulike typer næring (ulik agar eller bare med tynn potetskive i agarskålen). Like forhold utenom den ene tingen en varierer (med/uten antibiotika, ulike typer næring). Viktig med tydelig merking av petriskålene så elevene senere kan observere resultater. Antibiotika kan kjøpes hos læremiddelfirmaet Frederiksen.

Læringsmål: Bakterievekst krever tilgang til egnet næring og et miljø bakterien trives i. Når det er lite næring og konkurranse fra andre organismer, kan vekst stoppe eller mengden avta.

Tilrettelegging for læring om bakterievekst basert på forsøket:

• Elevene observerer resultater
• Klassesamtale: Hva observerte dere? Resultater opp på tavlen
• Samtale i toergruppe før klassediskusjon: Vær kreative og kom med ideer: Hva kan årsaken til forskjellene være?
• Lærer oppsummerer og forklarer: 
  • Bakterier trenger egnet næring for å vokse.
  • Antibiotika og antibac er giftig for bakterier.

Faglig bakgrunnskunnskap for lærer: Om vekstbetingelser, bestanddeler i agar som næringsmiddel, giftighet og variabelkontroll, forutsigelser versus hypoteser, testing av hypoteser.