Tag Archives: lukio

Tehtävämonisteita

|

Seuraavat monisteet on Elisabet Rautasen suunnittelmia ja piirtämiä. 

Seuraavien monisteiden tarkoitus on toimia alempien ajattelutaidon tasojen (muistaminen ja ymmärtäminen) oppimisen tehostajana. Ne voi joko tulostaa tai täyttää sähköisesti – pdf-version sarakkeet voi täyttää koneella.

Monisteissa ei ole ohjeistusta monisteen tekemiseen, koska tarkoituksena on myös työstää jokaisen omaa tapaa tehdä itselleen muistiinpanoja. Opettajan ohjeistuksesta riippuen monisteet voivat toimia niin muistiinpanovälineenä, kotiläksynä kuin kertauksenkin tukena.

Eroosion vaikutus maaperään

|

Tällä harjoitustyöllä voidaan demonstroida erilaisten maaperien vaikutusta eroosion nopeuteen.

Välineet:

  • sakset
  • mittalasi

Aineet:

  • kolme muovipulloa
  • kolme purkkia
  • multaa
  • kariketta
  • narua
  • ruohon siemeniä, esim. rairuoho kasvaa nopeasti

Kolmesta pullosta leikataan irti osa reunasta, niin että pullot voidaan asettaa lappeelleen (kts. kuva) ja niissä voidaan kasvattaa kasveja. Pullot pitää asetella niin, että ne pysyvät paikallaan, esimerkiksi liimata alustaansa. Pullojen pitää tulla sen verran alustalta ulospäin, että niiden suuaukon alle saadaan ripustettua purkki, johon voidaan kerätä valuva vesi. Purkki voidaan kiinnittää narulla roikkumaan. Soveltuvia purkkeja ovat esimerkiksi pullojen alaosat tai jogurttipurkit.

Pullot täytetään identtisillä määrillä multaa niin, että multa on painettu tiukaksi. Mullan tason pitää jäädä pullon suiden alapuolelle. Lisää ensimmäiseen pulloon siemenet, toiseen karike äläkä lisää kolmanteen pulloon mullan lisäksi mitään. (Jos laitat pulloon, jossa on siemenet poisleikatun osan takaisin kanneksi, siemenet itävät ja kasvavat nopeammin.)

Kun siemenet ovat itäneet ja pullossa on tarpeeksi kasvustoa, koe voidaan aloittaa. Tähän asti pulloissa voi pitää korkkeja, mutta nyt ne pitää ottaa pois. Kaatakaa jokaiseen pulloon saman verran vettä päivittäin (esimerkiksi 0,5- 1 dl – voi arvioida sen mukaan kuinka paljon aurinko paistaa – eli vettä haihtuu – ja kuinka paljon päivittäin pullon läpi virtaa vettä).

Lapappadolcen kuva tuloksista (http://www.lapappadolce.net/en/science-experiment-on-soil-erosion-2/)

Lapappadolcen kuva tuloksista (http://www.lapappadolce.net/en/science-experiment-on-soil-erosion-2/)

Kun vettä on kertynyt kuhunkin purkkiin noin desin verran, kertyneen veden väriä voi vertailla. Odotusten mukaisesti kasvusto vähentää eroosiota, ja tässä purkissa pitäisi olla kirkkain vesi. Karike vähentää myös eroosiota, joten tässäkin pullossa sen pitäisi olla pienempää kuin suojaamattomalla mullalla.

Koetta voidaan vielä jatkaa tämän jälkeen, esimerkiksi mittaamalla läpitulleen veden pH:ta tai määrittämällä siitä aineita.

Maakiitäjäisten ravinnonvalinta

|

Tarvikkeet

  • muovisia laatikoita, esimerkiksi tukkukarkkilaatikoita
  • erilaisia ruoka-aineita

 

Maakiitäjäiset ovat helposti löydettäviä hyönteisiä, joita voidaan käyttää hyödyksi käyttäytymiskokeissa. Keväästä syksyyn maakiitäjäisiä voi löytää lehtometsistä ja tuoreilta kankailta helposti: maahan kaivetaan isohko kuoppa, johon asetetaan tukkukarkkilaatikko, tai joku muu riittävän korkea (> 3 cm) sileä- ja suorareunainen laatikko. Laatikko pitää asettaa kuoppaan niin, että laatikon reuna ei ole maantasoa korkeammalla ja että laatikon ja maan väliin ei jää koloa. Suurin osa maakiitäjäisistä on yöaktiivisia, joten seuraavana aamuna kannattaa tarkastaa onko ansaan päätynyt maakiitäjäisiä ja vapauttaa muut hyönteiset ja eläimet, jotka ovat päätyneet ansaan.

Maakiitäjäisiä voi pitää elossa laatikossa huoneenlämmössä, kun niille on järjestetty suojaa ja riittävästi kosteutta. Maakiitäjäiset ovat aggressiivisia, joten kaksi koirasta samassa laatikossa saattaa aiheuttaa ongelmia.

Cafeteria-kokeeksi kutsutaan koetta, jossa eläinyksilölle annetaan joukko erilaisia ruokavaihtoehtoja ja tutkitaan mikä niistä kiinnostaa eniten eläintä. Samaan aikaan voidaan antaa esimerkiksi kaksi tai kolme erilaista ravintoainetta. Eläimen on hyvä olla nälkäinen kokeen alussa, joten hyönteiset kannattaa ruokkia ensin, sitten pitää pari päivää nälässä ja tämän jälkeen asettaa kokeeseen.

Laatikossa on hyvä olla kosteutta ja suojaa niin paljon, että eläimet viihtyvät riittävän hyvin. Jos laatikkoon lisätään kariketta, on huomioitava, ettei siinä ole mitään syötävää maakiitäjäiselle. Esimerkiksi talouspaperit voivat olla hyvä turvallinen varmasti syötäväksikelpaamaton vaihtoehto.

Tutkimuksessa voidaan selvittää useita erilaisia tutkimuskysymyksiä, esimerkiksi: Ovatko maakiitäjäiset kasvinsyöjiä vai petoja? Vaihteleeko eri maakiitäjäislajien ruokamieltymykset? Kuinka paljon vaihtelua lajin sisällä on? Vaikuttaako maakiitäjäisen nälkäisyys syödyn ruuan määrään tai mieltymyksiin?

Maidon proteiinien selvittäminen

|

Välineet

  • 100 ml mittalasi
  • 100 ml keittopullo
  • 2 x 100 ml dekantterilasi
  • suppilo
  • suodatinpaperi
  • kaasupoltin tai keittolevy lämmittämiseen

Aineet

  • maito
  • etikka (n. 10%, esim. väkiviinaetikka)
  • 10% natriumhydroksidilious
  • laimea kuparisulfaattiliuos

Mittaa 50 ml maitoa 100 ml keittopulloon ja lämmitä maito vesihauteessa 40-asteiseksi. Lisää tämän jälkeen liuokseen etikkaa tipoittain, kunnes maito saostuu.

Anna seoksen jäähtyä ja suodata se sitten suodatinpaperin läpi dekantterilasiin. Tee heralle (suodatinpaperin läpi tullut neste) ja suodatinpaperiin juustomassalle valkuaisaineen osoitusreaktio.

Juustomassaa käytetään juustojen valmistukseen: yleensä yhtä juustokiloa varten tarvitaan noin kymmenen litraa maitoa. Samantyyppistä reaktiota käytetään hyödyksi juuston valmistuksessa, mutta silloin etikan korvaa usein juoksute, joka tehty esimerkiksi sian mahalaukusta. Mitä tarkemmin hera poistetaan juustomassasta, sitä kovempi juustoja valmistetaan. Heraa käytetään muun muassa vasikkojen juottorehun valmistukseen.

Maakiitäjäisten oppimiskyky

|

Välineet

  • T-labyrintti
  • muovilaatikoita (esim. tukkukarkkilaatikko)
  • kariketta

Maakiitäjäiset ovat helposti löydettäviä hyönteisiä, joita voidaan käyttää hyödyksi käyttäytymiskokeissa. Keväästä syksyyn maakiitäjäisiä voi löytää lehtometsistä ja tuoreilta kankailta helposti: maahan kaivetaan isohko kuoppa, johon asetetaan tukkukarkkilaatikko, tai joku muu riittävän korkea (> 3 cm) sileä- ja suorareunainen laatikko. Laatikko pitää asettaa kuoppaan niin, että laatikon reuna ei ole maantasoa korkeammalla ja että laatikon ja maan väliin ei jää koloa. Suurin osa maakiitäjäisistä on yöaktiivisia, joten seuraavana aamuna kannattaa tarkastaa onko ansaan päätynyt maakiitäjäisiä ja vapauttaa muut hyönteiset ja eläimet, jotka ovat päätyneet ansaan.

Maakiitäjäisiä voi pitää elossa laatikossa huoneenlämmössä, kun niille on järjestetty suojaa ja riittävästi kosteutta. Maakiitäjäiset ovat aggressiivisia, joten kaksi koirasta samassa laatikossa saattaa aiheuttaa ongelmia.

Maakiitäjäisten oppimiskykyä voi tutkia T-labyrintissä. Se on nimensä mukaisesti T:n muotoinen labyrintti, johon maakiitäjäinen vapautetaan ja jonka päässä maakiitäjäinen voi valita kääntyykö se oikeaan vai vasempaan.

Toiselle puolelle labyrinttiä voidaan asettaa suoja tai esimerkiksi ruokaa, jolloin maakiitäjäinen tuntee puolen houkuttelevaksi. Toisen puolen voi jättää tyhjäksi, tai siitä voi tehdä epämiellyttävämmän, esimerkiksi lisäämällä sinne suolaa tai – kuten kerran on onnistuneesti tehty – sitomalla muurahaisen liekaan.

Yksittäinen maakiitäjäisyksilö lasketaan labyrintin alkuun kymmenen kertaa ja joka kerta huomiodaan 1) kumpaan suuntaan maakiitäjäinen kääntyy labyrintin päässä ja 2) kuinka kauan maakiitäjäisellä kestää labyrintin päähän. Jos maakiitäjäiset oppivat, niiden pitäisi yhä useammin valita oikea puoli ja päätyä sinne nopeammin.

 

Kasvikokoelman kerääminen

|

Opettajalle helpoin tapa ohjastaa kasvikokoelman kerääminen on listata 20 – 30 paikallista yleistä kasvia, jotka oppilaiden pitää kerätä. Kasvien listaamisessa kannattaa huomioida seuraavat tekijät:

  • erilaiset kasvuympäristöt
  • erilaiset kasvityypit: ruoho, pensas, puu
  • hyötykasvit, esimerkiksi marjoja tuottavat
  • ympäristön kannalta tärkeät indikaattorilajit
  • paikalliset lajit
  • puumaisten lajien oksien taittamiseen tarvitaan maanomistajan lupa, samoin kasvien keräämiseen juurineen
  • eivät rauhoitettuja (- jos kasvikokoelma tehdään kuvaamalla, tämä ei välttämättä rajoite)

Ohjeet kasvien keräämiseen

  1. Kasvit tulee kerätä kukintavaiheessa. Selvitä etukäteen milloin kukin listan kasveista kukkii, jotta osaat kerätä sen oikeaan aikaan.
  2. Tunnista kasvi maastossa kasvion avulla.
  3. Kasvista tarvitaan mieluiten kokonainen kasvi, jossa erottuvat kukinto, lehdet ja juuret. Valitse kasvi niin, että se mahtuu paperille. Isoista kasveista voi kerätä erikseen kukinnon ja tyypillisen lehden, eikä niistä kannata kerätä juuria. Esimerkiksi puista riittää muutama lehti ja kukinto. Älä kerää liian paksuja näytteitä, koska ne kuivuvat huonosti.
  4. Kirjoita muistiin kunkin kasvinäytteen suhteen keräyspäivä ja keräyspaikka. Keräyspaikasta kirjaa muistiin sekä sijainti että kasvuympäristö.
  5. Säilö kasvi, esimerkiksi muovipussissa jottei se ehdi kuivumaan ennen prässäystä, ja prässää se mahdollisimman pian.
  6. Puhdista kasvi liasta ja mullasta.
  7. Asettele kasvi sanomalehden väliin, niin että se prässäytyy luonnolliseen asentoon. Pidä huoli etenkin kukista, että ne prässäytyvät avoimena. Jos lehtiä on useita, käännä niin että osasta näkyy alapinta ja osasta yläpinta.
  8. Laita paperit kasveineen kahden levyn väliin ja sitten prässiin tai lisää päälle paljon painoa. Pidä prässi sisätiloissa, jotta sanomalehti pysyy kuivana. Jos kasvi on isokokoinen, tarkasta päivän kuluttua tarvitseeko sanomalehtiä vaihtaa kuivempaan.
  9. Usein kuivumiseen kestää noin 2-3 viikkoa.
  10. Asettele kasvi kuivumisen jälkeen vahvalle paperille. Leikkaa teipistä (esim. maalarinteippi) pieniä suikaleita ja kiinnitä kasvi paperiin pysyvästi. Älä peitä keskeisiä tuntomerkkejä.
  11. Liitä jokaiseen paperiin tieto siitä mikä kasvilaji on kyseessä, kuka sen on kerännyt, milloin ja mistä.

Ohjeet kasvien kuvaamiseen

  • Toimi muistiinpanojen suhteen kuten edellä.
  • Kuvaa kasvista riittävän monta kuvaa, ainakin
    • kasvin elinympäristö
    • kuva koko kasvista
    • riittävästi lähikuvia niin että kasvin tuntomerkit näkyvät
  • Pidä huoli, että kuvat ovat tarkkoja!
  • Siirrä kuvat tietokoneelle ja kokoa kasvikokelma haluamallisi ohjelmalla
  • Lisää jokaiseen kuvaa tiedot kasvista, keräysajasta, kerääjästä ja keräyspaikasta.

Lista rauhoitetuista kasveista ympäristöministeriön sivulla

Pinkka-kasvio

Kasviatlaksesta löytyy kasvien esiintymisalueet

Unipäiväkirja unen vaikutuksen tarkkailuun

|

Päiväkirjat ovat hyvä tapa hahmottaa ihmisen päivittäisiä rytmejä. Jos ihmiseltä kysyy suoraan kuinka paljon hän nukkuu, tulos on aina epätarkka. Unipäiväkirjan pitäminen muutaman päivän ajan antaa paljon luotettavamman kuvan.

Valmiita unipäiväkirjoja ohjeineen löytyy esimerkiksi Työterveyslaitoksen (pdf) tai Terve Koululainen -hankkeen sivuilta (pdf).

Unipäiväkirjaan kannattaa lisätä nukkumisaikojen lisäksi muun muassa seuraavia nukahtamiseen vaikuttavia asioita:

  • Kofeiinipitoiset juomat (kahvi, tee, kolajuomat)
  • Syöminen ennen nukkumista
  • Liikunta
  • Television tai muun näytön katselu
  • Tietokoneen, tabletin tai kännykän käyttö sängyssä
  • Huolet, ongelmat, stressaavat asiat

Näillä voidaan arvioida miten eri tekijät vaikuttavat nukahtamiseen, ja toisaalta miten nukahtamista voidaan helpottaa. Vireystasoa arvioimalla voidaan arvioida onko unen määrä riittävä vai liian pieni.

THL:n kouluterveyskyselystä löytyy vertailutietoa koululaisten keskimääräisistä nukkuma-ajoista.

pH:n vaikutus vesielämään

|

Tässä tutkimuksessa säädellään kasvuympäristön pH:ta ja vertaillaan sen merkitystä eliöiden menestymiseen vedessä.

Tarvittavat välineet:

– isoja kasvatusastioita – n. ½ litraa, isot keitinlasit ovat paras vaihtoehto
– tislattua vettä
– luonnonvettä
– (laimeaa) rikkihappoa
– (laimeaa) natriumhydroksidia
– pH-mittari, esimerkiksi elektrodimittari tai lakmuspaperi
– lannoitetta

Mahdollisia lajeja:

– eläinplanktonia, kuten vesikirppuja tai hankajalkaisia
– limaskaa (saa yleensä akvaariokaupoista)
– kasviplanktonia, kuten pieniä leviä

Tehkää erilaisia kasvatusliuoksia, niin että yhdessä on tislattua vettä ja muissa pH:ta on muunneltu (pienillä määrillä!) rikkihappoa tai natriumhydroksidia. Sopiva pH-väli on 5-9, joten erilaiset kasvatusliuokset voivat olla vaikka pH:ssa 5,0;6,0;6,5;7;7,5;8,0;9,0. Jokaiseen lisätään pieni yhtäsuuri määrä lannoitetta, jotta vedessä on ravinteita. Lisäksi näiden lisäksi on syytä pitää kontrollinäytteenä eliöitä, jotka on tuotu luokkaan omasta ympäristöstä otetussa vedessään.

Lisätkää jokaiseen kasvatusliuokseen yhtä suuri määrä eliöitä. Tämän pystyy selvittämään esimerkiksi eläinplanktonin tapauksessa laskemalla (- eläinplanktonia on helpoin siirtää ja laskea pipettien avulla) tai kasviplanktonin tapauksessa sekoittamalla kerätty planktonnäyte hyvin ja laittamalla sitä jokaiseen liuokseen yhtä suuri määrä. Limaska kannattaa punnita, niin että jokaiseen liuokseen tulee yhtä suuri painomäärä.

Seuratkaa säännöllisesti eliöidenne kasvua. Kasviplanktonin kasvun voi laskea sekoittamalla veden, ottamalla siitä näyte ja laskemalla havaittujen solujen määrä. Toistoja on syytä tehdä vähintään kolme per näytteenottokerta. Eläinplanktonin pystyy laskemaan paljain silminkin. Limaskan kasvua on vaikea arvioida, mutta koko kasvuston paino voidaan punnita. Tämä on tosin sangen epäluotettava arvio limaskan määrästä. Limaskan kasvun voi selvittää lopuksi kuivaamalla limaska (esim. uunissa n. 40 asteessa) ja punnitsemalla kasvuston ns. kuivapaino.

Paperikromatografia kasvien lehdistä

|

Aineet:

– hiekkaa
– asetoni
– kasvien lehtiä (esim. pinaatti on hyvä)

Tarvikkeet:

– huhmare
– keitinlasi
– kromatografiapaperi, esim. valkaistu kahvinsuodatinpussi tai muut suodatinpaperi
– statiivi

HUOM. Asetoni on orgaaninen liuotin – käsittely tapahtuu vetokaapissa.

Leikatkaa saksilla kasvien lehtiä pienemmäksi ja murskatkaa sitten kasvin lehdet huhmareessa hiekan avulla. Lehtien sekaan kaadetaan asetonia niin, että massa peittyy. Uutos kaadetaan keitinlasiin. Paremman tuloksen saamiseksi tämä työvaihe voi tehdä edellisenä päivänä ja säilöä uutteen ilmatiiviiseen astiaan. Tällöin kannattaa siivilöidä uutos puhtaaksi ennen kromatografia-ajoa.

Leikatkaa kromatografiapaperista ohut suikale (noin 15 cm pitkä ja 2 cm leveä). Asettakaa paperi statiivin avulla roikkumaan niin, että alareuna osuu uutokseen, mutta sivureunat eivät osu keitinlasin seinämiin. Jättäkää liuotin kulkeutumaan noin tunniksi.

Ottakaa paperi pois uutteesta ja yrittäkää tunnistaa eri värejä kromatografiapaperilta. Ylimpänä pitäisi näkyä oranssi raita (karotenoidit), ja tästä alaspäin kellertävä (ksantofyllit), sinertävän vihreä (klorofylli A) ja kellertävän vihreä raita (klorofylli B).

Pigmenttejä voidaan tunnistaa laskemalla Rf-arvo. Rf on väriaineen kulkema matka kromatografiapaperilla jaettuna liuottimen kulkemalla matkalla. Kullakin pigmentillä on oma tyypillinen Rf-arvonsa tietyssä liuottimessa.

Tyypilliset arvot ovat noin:
klorofylli a 0,60
klorofylli b 0,50
karotenoidit 0,95
ksantofyllit 0,35

 

Miten erilaiset lehdet eroavat pigmenteiltään? Mistä lehdistä näkee selkeämmän tuloksen? Mitä tapahtuisi, jos kokeessa olisi mukana kasvien terälehtiä tai syksyisiä ruskanaikaisia lehtiä?

Osmoosi dialyysiletku-solumallissa

|

Osmoosia voidaan tutkia valmistamalla dialyysiletkusta solumallin. Opettaja valmistaa ennen kokeen suorittamista kolme liuosta, joissa on puhdasta vettä, 10% sokeria ja 30% sokeria. Opiskelijoiden tehtävänä on tunnistaa mikä liuoksista on mikäkin.

Tarvikkeet:

– dialyysiletkua
– narua
– sakset
– vesiastioita

Aineet:

– 2x maitojauheliuosta
– hanavettä, joka on merkitty A
– 10% sokeriliuosta, joka on merkitty B
– 30% sokeriliuosta vesiastiassa, joka on merkitty C

 

Dialyysiletkusta leikataan noin 20 cm pitkä palanen. Dialyysiletkun pystyy avaamaan pitämällä sitä vesihanan alla. Kun letku on auennut, toinen pääsvoidaan solmia narulla tiukasti kiinni. Letku täytetään sitten maitojauheliuoksella ja solmitaan niin, että letkun sisälle ei jää ilmakuplia.

Tätä solumallia voi tämän jälkeen käyttää liuosten tunnistamiseen. Malli voidaan laittaa liuokseen noin minuutiksi ja tarkkailla mitä vedelle ja mallille tapahtuu. 30% sokeriliuoksessa solumalli tyhjenee suhteellisen nopeasti. 10% sokeriliuoksessa voidaan havaita hitaampaa liikettä mallin lähellä. Puhtaassa vedessä värin siirtyminen on hyvin hidasta.

Mitä tapahtuu jos solumalli täytetäänkin maitojauheen lisäksi 10% sokeriliuoksella? Mitä tällöin tapahtuu solumallille erilaisissa liuoksissa?

 

Hermoimpulssi-simulaatio

|

Tällä yksinkertaisella havainnostamisella voidaan selventää, miten hermoimpulssi liikkuu eteenpäin hermoa pitkin.

Luokan oppilaat asetetaan kahteen vierekkäin kulkevaan jonoon. Oppilaat asettavat kätensä edessä olevan olkapäälle. Jonon viimeinen laittaa hermoimpulssin liikkeelle puristamalla edessäolevan olkapäätä. Kun puristuksen tuntee omassa olkapäässään, viesti lähetetään eteenpäin puristamalla edellä seisovan olkapäätä. Jonon ensimmäinen ilmoittaa, vaikkapa huutamalla HEP, kun viesti on saapunut perille.

Peliä voidaan harjoitella muutaman kerran ja katsoa kumpi jonoista on nopeampi. Viestiä voidaan muutella muun muassa kokeilemalla ei-dominoivalla kädellä (eli esimerkiksi oikeakätiset vasemmalla kädellä) tai laittamalla viestiä eteenpäin muin tavoin.

Kannanvaihtelu-leikki

|

Peliä varten tarvitaan tilaa juosta.

1. Luokka jaetaan kahtia: oppilaat siirtyvät vastakkaisille puolille tilaa. Toinen puoli on resursseja ja toinen puoli on jäniksiä.

2. Sekä jäniksillä että resursseilla on samat kolme käsimerkkiä, jotka kuvaavat a) ruokaa, b) juomaa ja c) suojaa. Sovi oppilaiden kanssa mikä käsimerkki kuvaa mitäkin resurssia.

3. Kun opettaja antaa merkin, sekä jänikset että resurssit tekevät jonkun kolmesta käsimerkistä yhtä aikaa. Jänikset pyrkivät sitten vastaavan resurssin luo.

4. Jos resursseista on pulaa, esimerkiksi suojaa on vain kaksi resurssia, mutta neljä jänistä halusi suojaa, ensimmäisenä resurssin luo päätynyt saa resurssin.

5. Jos jänis saa resurssin, jänis onnistuu lisääntymään ja resurssikin muuttuu seuraavalla kierroksella jänikseksi. Jos jänis jää ilman resurssia, se kuolee ja muuttuu seuravalla kierroksella resurssiksi.

6. Opettaja kirjaa jänisten ja resurssien määrän joka kierroksella. Peliä pelataan niin kauan kunnes kannanvaihtelut ovat selkeitä. Lopuksi voidaan piirtää kuvaaja kannanvaihteluista.

Miksi kanta vaihteli? Oliko kannanvaihtelussa jotain säännönmukaisuuksia? Mikä voisi olla kyseisen alueen kantokyky jänisten suhteen? Mitkä jänikset säilyivät parhaiten kierroksesta toiseen?

Fenotyyppinen muuntelu ja normaalijakauma

|

Välineet mitattavasta asiasta riippuen:
– pituuteen työntömitta tai mittanauha
– pinta-alaan esimerkiksi millimetripaperi
– tilavuuteen sopii mittalasi
– painoon vaaka

Mitattava ominaisuus esimerkiksi:
– eläinten pituus: pohjaeläinnäytteistä, simpukoiden tai kotiloiden pituus, lemmikkieläinten pituus, ihmisten pituus tai jonkun ruumiinosan (etusormi, jalka yms.) pituus
– eläinten paino: oma syntymäpaino, lemmikkieläinten paino,
– lehtien koko: rakkolevän lehtien koko, koivun lehtien koko loppukesästä
– tilavuus: kananmunia tai vastaavia

1. Kerätään riittävän paljon näytteitä, joita voidaan mitata. Hyvä määrä on satoja: luokan havainnot voidaan kerätä yhteen jolloin jokaisen tarvitsee mitata vain esimerkiksi kymmenen mittausta.

2. Mittaukset luokitellaan sopiviin luokiin. Esimerkiksi ihmisten pituuden voi jakaa ryhmiin 150-155, 155-160, 160-165, jne. Tämän jälkeen kuhunkin luokkaan kuuluvien yksilöiden määrä voidaan laskea ja tehdä jakaumasta pylväsdiagrammi.

Näyttääkö jakauma normaalijakaumalta? Esimerkiksi ihmisen pituusjakauma ei ole normaalijakauma, vaan siinä on kaksi erillistä huippua. Miksi?

3. Populaatioiden eroja voi vertailla tutkimalla eri populaatioiden mittauksia. Hyviä kohteita on esimerkiksi rakkolevän lehtien pinta-ala suojaisassa tai avoimessa ympäristössä, koivunlehtien pinta-ala valoisassa tai varjossa tai pohjaeläinten koko virtaavassa tai paikallaan seisovassa vedessä.

Eroavatko mitatut populaatiot toisistaan? Jos populaatioiden jakauma oli normaali, tämän voi testata t-testillä.

Mitkä biologiset ominaisuudet eivät usein seuraa normaalijakaumaa?

Maakiitäjäiset ja reunavaikutus

|

Välineet:

– purkkeja (esim. jukurttipurkki, muovituoppi, tms.
– puutarhalapio tai muu kaivausväline
– vettä johon on lisätty astianpesuainetta ja suolaa (tai jos haluaa säilöä näytteet pidemmän aikaan niin 70% glykoli-liuosta)
– vauvaharso
– pinsetit
– paperinpalasia, joihin kirjoitetaan näytteen tunnus
– lyijykynä

 

Ihmisen vaikutuksesta eliöiden elinalueet ovat merkittävästi pirstoutuneet. Erityisesti pirstoutumisesta seuraa niin sanottujen reuna-alueiden (ekotonien) merkittävä lisääntyminen. Reuna-alueiksi kutsutaan kahden erilaisen ekosysteemin välistä vaihettumisvyöhykettä, jossa on yleensä molempien alueiden piirteitä.

Suomalaisessa maisemassa tyypillisimpiä reuna-alueita ovat metsänreunat, joissa metsä rajoittuu esimerkiksi avohakkuuseen, rakennettuun alueeseen tai peltoon. Lajeille, jotka vaativat hyvin tarkasti tietynlaista elinympäristöä, reuna-alueet eivät ole yleensä soveltuvaa elinaluetta. Siksi metsien pirstoutuessa todellisen metsän määrä on vielä pienempi kuin pelkkä metsänala, koska varsinainen metsä alkaa vasta jonkun verran metsänreunasta metsään päin.

Reuna-alueella sekä bioottiset että abioottiset vaikutukset ovat hyvin erilaisia kuin kummallakaan ekosysteemillä, joiden vaihettumisesta on kyse. Esimerkiksi pellon ja metsän rajalla mikroilmasto on hyvin erilainen kuin pellolla tai metsässä. Myös lajisto on yhdistelmä kummankin ekosysteemin lajistoa, joten lajien väliset vuorovaikutukset eroavat merkittävästi kummastakin ekosysteemistä.

Tässä tutkimuksessa selvitetään miten kahden eri ekosysteemin rajalla eliömäärä vaihtelee. Helpoiten seurattavia hyönteisiä ovat maakiitäjäiset, joita löytyy hyvin erilaisia lajeja ja joiden metsä- ja avoimen maaston lajisto on hyvin erilainen. Maakiitäjäiset ovat kenttäkerroksen aktiivisia petoja, joten ne liikkuvat paljon ja osuvat todennäköisesti kuoppapyydyksiin.

1. Ensin valitaan sopiva tutkimusalue, jossa on selkeä kahden ekosysteemin välinen reuna-alue sekä molemmat ekosysteemit jatkuvat riittävän pitkälle reunasta poispäin.

2. Kuoppapyydys kaivetaan maahan niin, että sen reuna on maaperän tasolla. Jos purkki on hiemankaan ympäröivää maastoa korkeamalla, hyönteiset eivät tule niin helposti purkin sisälle. Kuoppapyydyksen pohjalle laitetaan hieman pesuaine-suola-vesi-seosta. Pesuaine poistaa pintajännityksen, jolloin eläimet hukkuvat eivätkä pääse karkuun. Suola auttaa säilömään näytteitä, eivätkä ne heti tuhoudu. Lopuksi ansan päälle voidaan laittaa iso lehti tai vastaava suoja, jotta sadevesi ei pääse ansan sisälle. Ansaa ei ole syytä myöskään asettaa paikkaan, jossa sateen sattuessa vesi virtaa.

3. Kuoppapyydyksiä asetataan aivan kahden elinympäristön rajalle siitä molempiinkin ympäristöihin esimerkiksi 1, 2, 5, 10, 25, 50 ja 100 metrin päähän reunasta. Linjastoja kannattaa tehdä ainakin kolme noin 50 metrin päähän toisistaan, jotta tulokset ovat luotettavia.

4. Pyydykset pitää kokea viikon sisällä. Pyydyksen sisältö voidaan heittää vauvaharsoon ja valuttaa neste maahan. Jokaisen harson sisälle pitää laittaa paperilappu, johon on lyijykynällä kirjoitettu näytteen tunnus. Harson voi viikata nyytiksi ja näytteet kuljettaa näin laboratorioon. Kaikki poikkeava – kuten näytteen tulviminen – on syytä merkitä muistiin!

5. Laboratoriossa kaikista näytteistä nypitään erilleen eri lajit ja lasketaan näiden määrät. Oppaista voi yrittää etsiä nimiä eri lajeille. Eri näytteiden biodiversiteetti voi arvioida esimerkiksi indeksien avulla.

Missä näytteissä on eniten eri lajeja? Entä mitkä ovat indeksien mukaan monimuotoisimpia? Mistä tämä johtuu?

Miten eri ekosysteemien lajisto eroaa? Onko näytteissä lajeja, jotka löytyvät vain toisesta elinympäristöstä? Onko lajeja jotka eivät esiinny reuna-alueella? Mistä tämä voi johtua?

Risteytyskokeet banaanikärpäsillä

|

Välineet:
– jäykät pinsetit
– pieni pensseli
– kasvatusastioita, joissa happea läpäisevä korkki
– preparointimikroskooppi tai hyviä suurennuslaseja

Aineet:
– eetteria tai muuta nukutusainetta
– banaanikärpäsiä (saa esimerkiksi yliopistoilta joissa tehdään kokeita banaanikärpäsillä)

Tyypilliset banaanikärpästen mutaatiot:
– villityyppi
– tynkäsiivet: autosomaalinen resessiivinen
– kierteiset siivet: autosomaalinen dominantti
– keltainen ruumis: X-kromosomaalinen resessiivinen
– tumma ruumis: autosomaalinen resessiivinen
– valkosilmaiset: X-kromosomaalinen resessiivinen

Banaanikärpäsnaaras parittelee ensimmäisen kerran 8-12 tuntia kuoriutumisen jälkeen, joten risteytyskokeita varten kasvatusastia on tyhjennettävä kaikista aikuisista kärpäsistä ja naaraat on otettava sivuun korkeintaan kahdeksan tuntia tyhjennyksestä. Kun naaraita pidetään kolme-neljä päivää keskenään, mahdollisten paritelleiden naaraiden pääsyn mukaan tunnistaa ensimmäisten toukkien kuoriutumisesta.

Kärpästen käsittelyä varten ne pitää nukuttaa. Banaanikärpäset nukutetaan esimerkiksi eetterillä. Tämä onnistuu laittamalla pari pisaraa eetteriä pumpuliin ja sitten nukutusastiaan. Kasvatusastiaa koputtamalla kärpäset saa astian pohjalle ja korkin poistettua ne voidaan kopauttaa nukutusastiaan, joka suljetaan mahdollisimman nopeasti. Myös pumpulipuikon kastaminen eetterillä ja tämän laittaminen kasvatusastiaan voi toimia. Lisäksi on saatavilla kaupallisia tuotteita.

Nukutusaineen vaikutus toimii yleensä 5-10 minuuttia. Useampi perättäinen nukutus saattaa tappaa kärpäset, kuten myöskin liiallinen nukutusaineen annostelu. Kuolleen kärpäsen tunnistaa siitä, että sen jalat ja siivet ovat suorassa kulmassa ruumiiseen nähden.

Nukutetut kärpäset asetellaan valkoiselle paperille ja järjestellään sukupuolen mukaan. Banaanikärpästen sukupuolet erottaa helposti: kun kärpänen on selällään, koiraan takaruumis on kapeampi ja takaruumiin kärki on tummempi. Harjoittele esimerkiksi tällä sivustolla: http://www.biologycorner.com/fruitflygenetics/sex.html

Myös koteloista voidaan tunnistaa sukupuoli, mutta tämä vaatii enemmän tarkkuuta. Koiraskoteloiden ensimmäisissä raajoissa näkyy jo tummat parittelukammat. Nämä puuttuvat naarailta.

Risteytyskokeisiin voidaan ottaa vaikkapa kuusi yksilöä per sukupuoli. Kärpäset siirretään kasvatusastiaan ja niiden annetaan herätä siellä. Aikanaan kärpäset parittelevat ja lisääntyvät. Kasvatuskaapissa (28 astetta) kärpäset kehittyvät huomattavasti nopeammin kuin huoneenlämmössä: kehittyminen munasta aikuiseksi kestää noin 11 päivää, kun huoneenlämmössä saattaa kestää kolmekin viikkoa. Ennen kuin F1-polvi kuoriutuu, P-polven yksilöt otetaan pois kasvatuspullosta, jotta eri sukupolvet eivät sekoitu.

F1-polven kärpäsille voidaan risteytyksestä riippuen laskea odotusarvot fenotyypille ja sitten laskea risteytyksen tulokset. Kun kaikki kärpäset ovat kuoriutuneet, ne nukutetaan ja niiden fenotyyppi selvitetään. Havaittuja fenotyyppejä voidaan verrata odotettuihin fenotyyppeihin. Samalla voidaan valikoida vanhemmat F2-polven kärpäsille.

 

Jos kasvatuksia pidetään yllä pidemmän aikaa, kärpäset pitää siirtää uuteen kasvatuspurkkiin noin 20-30 päivän välein. Purkkien nimeäminen ja kirjan pitäminen mitä missäkin löytyy on olennaista! Banaanikärpäsiä voidaan käyttää moneen muuhunkin tutkimukseen.

Kasvatusliuos (1 l – noin 100 kasvatusastiaan):
– 9 dl vettä
– 15 grammaa hiivaa
– 10 grammaa soijajauhetta
– 70 grammaa maissijauhoa tai mannaryynejä
– 5 grammaa agaria
– 1 dl siirappia
– hieman kuivahiivaa

Sekoita hiiva- ja soijajauhe desilitraan vettä sekä erikseen maissijauho ja agar desilitraan vettä. Kiehauta muu vesi ja sekoita joukkoon maissijauho-agar -seos. Sekoita hyvin. Tämän jälkeen lisää hiiva-soija-seos. Keitä 10 minuuttia. Anna hieman ja siirrä sitten kasvatusalustoihin, joissa seos jäähtyy. Kun seos jäähtynyt kädenlämpöiseksi, lisää pinnalle vähän kuivahiivaa. Jäähtyneeseen seokseen voi lisätä homeiden kasvua estävää ainetta kuten etikka, Nipag M tai propionihappo.

Maahengityksen mittaaminen

|

Välineet:

– tiiviitä näytepurkkeja (hillopurkit käyvät paremman puutteessa)
– lääkemittoja tai vastaavia pieniä läpinäkyviä astioita

Aineet:

– maaperänäytteitä
– bromitymolisininen-liuosta

Maaperänäytteitä kannattaa kerätä erilaisista ympäristöistä ja erilaisista maaperistä, esimerkiksi pellolta, hiekasta, kompostista, metsän karikkeesta ja niin edelleen.

Maaperänäytteet kerätään niin, että purkit ovat noin puolillaan. Purkin keskelle asetetaan tukevasti lääkemitta, jossa on bromitymolisininen-liuosta. Purkki suljetaan ilmatiiviisti ja annetaan olla 3-5 päivää. Tämän jälkeen lääkemitat voi ottaa pois purkeista.

Bromitymolisininen on emäksissä pH:ssa sininen ja happamassa pH:ssa keltainen. Kun maaperänäytteistä vapautuu hiilidioksidia soluhengityksen takia, se liukenee veteen, jonka pH laskee. Näin ollen mitä alempi pH, sitä voimakkaampi maahengitys. Mitä enemmän maaperässä on hajottajia, sitä keltaisemmaksi väri muuttuu.

Periaatteessa tutkimuksen voi suorittaa myös luonnossa, jos haluaa autenttisempia tuloksia. Tällöin pitää huolehtia siitä, että maaperä suljetaan mahdollisimman hyvin ilmatiiviiksi kammion sisälle. Tutkimus pitää suorittaa alueella, jossa mittausta ei häiritä ja mieluiten varjossa, jotta kammion lämpötila ei nouse liian korkeaksi.

Soluhengityksen osoittaminen

|

Välineet:
– kaksi keittopulloa ja
– keittopulloihin ilmatiiviit korkit, joiden välillä on kumiletku

Aineet:
– bromitymolinsininen tai
– kalsiumhydroksidiliuos

Hiilidioksidin muodostuminen voidaan osoittaa esimerkiksi veden hiilidioksidipitoisuuden ja siten pH:n muutoksella tai kemiallisilla reaktioilla. Bromitymolinen sininen on kätevä indikaattori, koska se on muuttaa väriään lähellä neutraalia pH:ta. Emäksisessä se on väriltään sininen ja happamassa keltainen. Kalsiumhydroksidiliuos muodostaa hiilidioksidin kanssa sakkaa, jonka syntyminen voidaan havaita.

Näin voidaan tarkkailla, miten toisessa keittopullossa tapahtuu soluhengitys. Koeasetelma mahdollistaa esimerkiksi kasvien hiilidioksidin muodostamisen osoittamisen. Rakennetaan kaksi koeasetelmaa: asetaan molempiin toiseen keittopulloon indikaattori ja toiseen vettä, jossa on vesikasvi. Toinen kasvin sisältävistä keittopulloista peitetään valoa läpäisemättömäksi. Vertaillaan hiilidioksidin muodostumista.

Myös suoraan veteen, johon on lisätty bromitymolinsinistä, voidaan laittaa soluhengittäviä kasveja. Esimerkiksi elävät herneet alkavat liuoksessa käyttää happea ja tuottaa hiilidioksidia, jolloin nesteen väri vaihtuu.

Katalaasi-entsyymin toiminta

|

Välineet:
– koeputkiteline
– 5 koeputkea
– 4 muovipipettiä
– lasisauva
– maalarinteippiä ja tussia
– 250 ml dekanterilasi
– pH-indikaattoripaperi
– pinsetit
– lämpömittari
– kiehuva ja jääkylmä vesihaude

Aineet:
– katalaasia sisältävää ainetta, kuten maksa tai hiivaliuos
– vetyperoksidia
– suolahappoa (1M)
– natriumhydroksidia (10%)
– jäitä

 

Numeroi putket 1-6 ja laita ne koeputkitelineeseen. Jaa annettu katalaasia sisältävä aine (maksan palanen, hiivaliuosta noin 5ml, tms.) putkiin.

Valmistele eri käsittelyt:
– putki 1 toimii kontrollinäytteenä – sille ei tehdä mitään
– putkeen 2 laitetaan kaksinkertainen annos maksaa / hiivaliuosta
– putki 3 laitetaan jääkylmään vesihauteeseen
– putki 4 laitetaan kiehuvaan vesihauteeseen viiden minuutin ajaksi
– putkeen 5 lisätään kymmenen tippaa suolahappoa
– putkeen 6 lisätään kymmenen tippaa natriumhydroksidia.

Tämän jälkeen lisää putkeen 1 vetyperoksidia 2 ml ja sekoita. Seuraa reaktiota ja kirjaa havainnot ylös. Mittaa kokeen aikana putken lämpö: onko se korkeampi vai matalampi kuin alussa? Toista sama jokaisella putkella, niin että vertaat reaktioiden voimakkuuta ensimmäiseen putkeen.

Maksan tai hiivan sisältämä katalaasi-entsyymi hajoittaa vetyperoksidin vedeksi ja hapeksi:

2 H2O2 —-> 2 H2O + O2

Reaktion nopeus riippuu useista tekijöistä, joita tässä kokeessa testattiin: pH, lämpötila, entsyymin määrä ja hajotettavan aineen määrä kaikki vaikuttavat reaktion nopeuteen.

Mieti minkälaisen tutkimuksen voit tehdä tämän työn pohjalta. Miten selvittäisit miten pH, lämpötila, entsyymin määrä tai vetyperoksidin määrä vaikuttavat reaktion nopeuteen?

Kuluuko entsyymi reaktiossa? Miten voit testata tämän kokeellisesti?

Hampaat ja hiilihapotetut juomat

|

Välineet:
– hampaita
– erilaisia juomia

 

Hampaina voidaan käyttää esimerkiksi sian hampaita tai muuta helposti hankittavaa hammasmateriaalia. Hampaat kannattaa kuvata ja tutkia ennen koetta sekä punnita. Painon katoaminen on yleensä pientä, joten mahdollisimman tarkka vaaka on eduksi.

Kaadetaan laseihin erilaisia juomia, esimerkiksi kolajuomaa, energiajuomaa, maustettua hiilihapotettua vettä, maitoa, vettä ja niin edelleen. Lasit peitetään, jotta neste ei haihdu pois ja hiilihappo ainakin osittain pysyy nesteessä. Lasien kannattaa antaa olla ainakin kolme – neljä vuorokautta laseissaan.

Kokeen jälkeen hampaiden pintaa vertaillaan koetta edeltävään tilanteeseen. Hampaat myös kuivataan ja tämän jälkeen punnitaan.

Hiilihappoiset juomat ovat saattaneet tuhota hampaan ulkopinnan kiillepintaa. Tämän huomaa usein helpoiten kokeilemalla hammasta sormella.

Amylaasi ja happohyökkäys

|

Välineet:

– jokaiselle opiskelijalle kolme palaa lakmus-paperia (tai vastaava pH:n mittaukseen suusta toimiva mittari)
– näkkileipää
– ksylitoli-purukumia

Tätä työtä ei kannata suorittaa heti lounaan jälkeen tai muuna aikana, kun oppilailla todennäköisesti on happohyökkäys käynnissä.

Aluksi jokainen oppilas mittaa suustaan pH:n. Mittauksen jälkeen tulos kirjataan muistiin. Kun pH on mitattu, opiskelijat ottavat suuhunsa sen verran näkkileipää kun helposti suuhun mahtuu ja pureskelevat näkkileipää. Näkkileipää ei nielaista, vaan sitä pidetään suussa niin pitkään, että näkkileivän maku vaihtuu.

Parin minuutin kuluessa näkkileivän maku pitäisi vaihtua makeammaksi. Tämä johtuu siitä, että sylkirauhasten erittämä amylaasi-entsyymi hajottaa näkkileivän tärkkelystä disakkarideiksi ja muut entsyymit edelleen hajottavat näitä monosakkarideiksi. Tärkkelys ei maistu makealta, mutta nämä di- ja monosakkaridit maistuvat.

Tämän jälkeen näkkileipä voidaan nielaista ja suun pH mitataan jälleen. Nyt pH:n pitäisi olla merkittävästi alempi kuin edellisessä mittauksessa, koska suun bakteeritoiminta muuttaa sokerituotteita happamiksi aineenvaihduntatuotteiksi.

Puolet oppilaista ottaa tämän jälkeen purukumin suuhunsa ja pureskelee sitä pari minuuttia. Kaikki oppilaat mittaavat tämän jälkeen taas suunsa pH:n ja pH:n pitäisi olla purukumia pureskelleilla ainakin jonkin verran palautunut kohti alkutasoa, kun taas pureskelemattomilla pH on saattanut laskea vielä enemmän.

Purukumin pureskelun aiheuttama syljen lisäeritys puhdistaa suuta. Lisäksi bakteerit eivät pysty käyttämään hyödyksi ksylitoli-sokeria, joten bakteerien määrä ei lisäänny.

Lopuksi on syytä antaa purukumi myös niille oppilaille, jotka eivät sitä vielä saaneet.

Avoin populaatiotutkimus hautausmaalla

|

Tutkimuksellisessa oppimisessa usein hankalimpia ovat oppilaskeskeiset täysin avoimet tutkimukset, sellaiset joissa opiskelijat joutuvat itse pohtimaan minkälaisen tutkimuskysymyksen voi asettaa, miten sitä varten voi kerätä aineiston ja miten ainestoa sitten pitäisi käsitellä.

Hyväksi ensimmäiseksi harjoitukseksi ekologian puolella on osoittautunut hautausmaa-harjoitus. Viedään opiskelijat hautausmaalle ja kerrotaan heille, että heidän pitää suorittaa ekologinen tutkimus, jonka aineisto on hautakivet. Hautakiviä voidaan ajatella populaationa, josta tiedämme yksittäisten yksilöiden sukupuolen ja syntymä- sekä kuolinajan. Erityisesti vanhemmilla hautausmailla saatavan tiedon määrä on suunnaton: vanhoissa hautakivissä saattaa lisäksi löytyä ammatteja, syntymä- ja kuolinpaikkoja ja sukulaisuussuhteita.

Kysymysten määrä on siis  suunnaton: elävätkö lääkärit pidempään kuin sotilaat, elävätkö naiset pidempään kuin miehet, elettiinkö 1800-luvulla lyhyemmän aikaa kuin 1900-luvulla, mikä oli lapsikuolleisuus kuhunkin aikaan, erottuvatko Suomen historian suuret tapahtumat, kuten nälänhädät tai sodat, aineistossa?

Hautausmaa-aineistoa rajoittaa moni tekijä, jotka on suhteellisen helppo päätellä: hautausmaalle haudatut ovat valikoitunut osa yhteiskunnan jäseniä, mukana ovat useimmiten vain kristityt ja uskonnottomat ja hautausmaalta ei löydy eläviä, joten mukana eivät ole kaikki 1900-luvulla syntyneet, ja saatava tieto on monilta osin rajallista.

Jäkäläkartoitus

|

Lukion ympäristöekologian kurssilla pitää suorittaa “pieni tutkimus ympäristön tilasta”. Jäkäläkartoitus on tähän tarkoitukseen oivallisesti sopiva tutkimus.

Jäkälät ovat bioindikaattoreita, joten niiden kunto voi kertoa paljon ympäristön laadusta. Erityisesti ilmansaasteet vaikuttavat helposti jäkälien kuntoon. Jäkälien kuntoa voidaan arvioida esimerkiksi Suomen standardoimisliiton hyväksymän standardin SFS5670 mukaan.

Jäkälän kunto:

Jäkälien kunto tutkitaan yhdeltä alalta noin kymmenestä männystä, joiden läpimitta on vähintään 20 senttimetriä ja jotka eivät ole kilpikaarnaisia. Puita tarkastellaan 160 senttimetrin korkeudelta. Jäkälän kuntoluokitus arvioidaan asteikolla I – V (kuva) sormipaisukarveesta. Lisäksi jäkälälajiston kokonaismäärä lasketaan samoilta puilta 50 – 200 senttimetrin korkeudelta.

Jäkälien peitteisyys lasketaan ruudukolla. Tähän on olemassa valmiita sapluunojakin, mutta esimerkiksi A4-kokoiselle piirtoheitinkalvolle voidaan vetää viisi pysty ja viisi vaakaraitaa tasaisin välein. Näin kalvolle syntyy 25 leikkauspistettä. Leikkauspisteiden kohdalta katsotaan onko siinä sormipaisukarvetta ja lopullinen peitteisyys saadaan kertomalla sormipaisukarveen esiintymät sadalla ja jakamalla 25:llä. Peitteisyys lasketaan normaalisti lännestä ja idästä – ei suoraan pohjoisesta tai etelästä.

Jos mahdollista, kannattaa koko ryhmän käydä ensin katsomassa yhdessä yksi koeala, jotta opiskelijoiden käsitys kuntoluokituksesta on mahdollisimman yhteneväinen.

Tutkimusalat:

Tutkimusalaksi kannattaa valita alueita, joilla odotetaan olevan hyvinkin erilaisia ympäristöolosuhteita. Soveltuvia alueita ovat muun muassa kaupungin keskusta ja toisaalta kaukana asutuksesta ja liikenteestä olevat alueet, teollisuusalueiden läheiset tai vilkkaasti liikennöidyillä alueilla olevat metsiköt. Alueita voi valita esimerkiksi opiskelijoiden kodin läheltä, jotta opiskelijat voivat käydä tutkimusaloilla yksin tai pienissä ryhmissä omalla ajallaan.

Tutkimustiedon jakaminen:

Tutkimusdata kannattaa jakaa koko ryhmän kesken ja raportit kirjoittaa käyttäen koko aineistoa. Tutkimusdata voidaan kerätä esimerkiksi paikka-aineistoja hyväksikäyttäen (esim. PaikkaOppi) tai esimerkiksi Google Maps -pohjalle.

Jäkäläkartoitus sopii hyvin useamman vuoden kestäväksi projektiksi, jolloin kunakin vuonna voidaan kerätä uutta dataa. Opiskelijat voivat siten kirjoittaa tutkielmansa paljon laajemmasta aineistosta kuin vain heidän keräämänsä. Vuosien kuluessa voi näkyä jopa ympäristön muutoksen trendejä.

TaleBlazer-peli: Loisintaa Kumpulassa

|

Tavoite: Opettaa loiseläinten erilaisia elinkiertomalleja.

Valmistelut: Kymmentä pelaajaa varten ladataan kymmenen tabletin, joissa on nettiyhteys ja GPS-ominaisuus, akut täyteen. Asennetaan TaleBlazer-sovellus Google Play –kaupasta tai App Storesta. Pelin käynnistyttyä ohjelmaan laitetaan pelin koodi gfjlcbv

Pelin sijainti TaleBlazer-sivustolla: http://taleblazer.org/gamePage/826

Peli voidaan myös muokata uudelle alueelle suhteellisen helposti. Tällöin pitää luoda tili TaleBlazer.org –sivustolla, etsiä peli ja valita ”Remix Game”. Tällöin peli siirtyy omiin peleihin ja ja karttaa muokkaamalla voidaan eri kohteiden sijaintia siirtää. (Katso ohjeet TaleBlazerin pelinteko-ominaisuuksien käyttöön tästä.)

Pelin eteneminen: Pelin alussa pelaajat saavat tehdä kaksi erilaista valintaa: he voivat valita oman hahmonsa kolmen vaihtoehdon joukosta (heisimato, maksamato ja ekinokokki) sekä lisääntymisstrategiansa (panostus kasvuun tai lisääntymiseen).

Tämän jälkeen pelikentällä on tarjolla erilaisia isäntiä. Oppilaan pitää löytää isäntien joukosta omansa. Peli kertoo aina kussakin vaiheessa mihin isäntään oppilaan pitäisi seuraavaksi pyrkiä. Jotta loinen pääsisi isäntään sisälle, on oppilaan ensin parannettava mahdollisuuksiaan tartuttaa isäntä. Tätä mahdollisuutta parantaa esimerkiksi muniminen, suvullinen lisääntyminen, kestomuotojen muodostaminen tai moni muu teko. Pelaaja pystyy jatkuvasti seuraamaan kuinka suuri todennäköisyys tartuttamisen onnistumiseen on.

Peli antaa eri tavoin pisteitä kustakin toiminnosta riippuen siitä, minkälainen lisääntymisstrategia pelaajalla on. Kasvuun panostavien ei kannata kiiruhtaa lisääntymisessä, kun taas lisääntyvään panostavien kannattaa tehdä sitä mitä osaa parhaiten. Pelaaja joutuu suorittamaan koko kierron, joten lajista riippuen edessä on kaksi tai yksi väli-isäntää ja yksi pääisäntä. Aikaa koko peliin kuluu 30-45 minuuttia.

Pelin jälkeen on hyvä keskustelutta opiskelijoita: minkälaisilla valinnoilla peli onnistui helpoiten? Mitä pelaajat oppivat pelin aikana? Miten pelistä saisi realistisemman?

TaleBlazer-peli: Burgess Shalen fossiilit

|

Tavoite: Kerrata Helsingin yliopiston Johdatus eläintieteeseen –kurssin ensimmäisen puoliskon kurssikertojen sisältö.

Valmistelut: Neljääkymmentä opiskelijaa varten ladataan kymmenen tabletin, joissa on nettiyhteys ja GPS-ominaisuus, akut täyteen. Asennetaan TaleBlazer-sovellus Google Play –kaupasta tai App Storesta. Pelin käynnistyttyä ohjelmaan laitetaan pelin koodi gguwzrz

Pelin sijainti TaleBlazer-sivustolla: http://taleblazer.org/gamePage/1656

Peli voidaan myös muokata uudelle alueelle suhteellisen helposti. Tällöin pitää luoda tili TaleBlazer.org –sivustolla, etsiä peli ja valita ”Remix Game”. Tällöin peli siirtyy omiin peleihin ja ja karttaa muokkaamalla voidaan eri kohteiden sijaintia siirtää. (Katso ohjeet TaleBlazerin pelinteko-ominaisuuksien käyttöön tästä.)

Pelin eteneminen: Pelin aikana opiskelijat etsivät pienissä ryhmissä kartalle merkityt erilaiset fossiilit. Kun opiskelijat ovat riittävän lähellä kohdetta, heidän tablettinsa näytölle tulee kysymys. Kuvan ja annettujen tietojen perusteella opiskelijoiden pitää arvata mihin pääjaksoon kukin fossiili kuuluu.

Opiskelijat pystyvät vaihtamaan Player-valikossa näkevätkö he fossiilit vai pääjaksokysymykset. Samasta valikosta he näkevät keräämänsä pisteet.

Kun opiskelijat ovat vastanneet fossiilikysymyksiin, peliin ilmaantuu myös kysymyksiä kustakin pääjaksosta, joihin vastaamalla pelaajat saavat enemmän pisteitä.

Peli loppuu kun kaikki fossiilit on löydetty ja kysymyksiin vastattu. Aikaa tähän kuluu noin 45 minuuttia. Tämä peli tarkoituksella antaa mahdollisimman paljon palautetta, jotta purkukeskustelua ei sinänsä tarvita. Peli oli myös helppo ja nopea ymmärtää: briiffaamiseen ja pelin aloittamiseen siitä kun tabletit saatiin opiskelijoille käteen meni alle minuutti.

Lisätyn todellisuuden pelien rakentaminen TaleBlazer-sovelluksella

|

TaleBlazer on MIT:n opettajankoulutusohjelmien kehittämä lisätyn todellisuuden (augmented reality, AR) pelinluontiohjelma. TaleBlazerilla voi itse tehdä pelejä sekä pelata muiden kehittämiä pelejä. Lisätty todellisuus tarkoittaa TaleBlazerin tapauksessa sitä, että peli sijoittuu todelliseen maailmaan esimerkiksi GPS-signaalin avulla. Pelin maailmaan voidaan luoda kohteita, jotka pelaajien pitää löytää sitten oikeasta ympäristöstä.

Itse ohjelmointi toimii samaan tapaan kuin esimerkiksi Scratch-ohjelmointialustalla. Pelien ohjelmoinnin opettelu vie jonkin verran aikaan, mutta Scratchin tuntevat käyttäjät pääsevät hyvin nopeasti alkuun.

TaleBlazer –applikaatio toimii sekä Android että iOS-pohjaisilla laitteilla. Pelit itsessään rakennetaan nettikäyttöliittymän kautta. Peli ei tarvitse jatkuvaa internetyhteyttä, mutta mobiililaitteissa on syytä olla GPS-paikannus. Pelin käyttö on täysin ilmaista.

Esimerkkeinä on tarjolla kaksi peliä: Loisintaa Kumpulassa ja Burgess Shalen fossiilit.

Pelin suunnittelu:

Erityisen tärkeää on suunnitella pelin hyvin. Ensimmäiseksi kannattaa pohtia pelin tavoitteet ja sisällöt tarkkaan. Pelin juoni kannattaa kirjoittaa auki, jotta rakentamisvaiheessa on helpompaa. Jos rakentamisvaiheessa tulee mieleen, että tähänhän voisi vielä lisätä sisältöä, yleensä kannattaa olla lisäämättä.

Pelin rakentaminen:

Pelin alussa pelaaja voi valita pelaajahahmonsa (“Player”) ja mahdollisen pelikokemusta muuttavan pelityylin (“Scenario”). Kullakin pelihahmolla voi olla erilaisia ominaisuuksia ja pelityyli voi vaikuttaa pelaajan vuorovaikutukseen maailman kanssa. Pelaajalla olevat ominaisuudet voivat olla esimerkiksi pistemäärän kerääntyminen. Toiminta pelissä voi vaikuttaa näihin ominaisuuksiin.

TaleBlazerin toiminta perustuu kohteille (“Agents”), jotka sijaitsevat pelimaailmassa. Pelimaailmassa liikkumalla kohdataan näitä kohteita ja asioita voi tapahtua. Kohteet voivat olla esillä heti pelin alussa, tai ne voivat tulla esiin, kun tiettyjä tapahtumia on tapahtunut. Osa kohteista voi olla kerättäviä ja kohteilla voi myös olla ominaisuuksia, jotka muuttuvat pelin mukana.

Karttoja voi olla yksi tai useampia. Ne voivat olla dynaamisia tai ne voi olla ladattu kuvana peliin. Ongelmana ulkona liikkumisessa on usein WLAN-verkon riittämättömyys. Jos peliä pelataan laitteilla, joissa ei ole esimerkiksi SIM-kortin kautta tuleva nettiyhteys, kannattaa kartta ladata peliin. (Karttavalikossa “use a custom map”.)

Tyypillisesti pelissä tapahtuu asioita, kun pelaajat kohtaa kohteen. Jos kohteelle on ohjelmoitu (“when player bumps Agent 1”) toiminto, pelaaja näkee sen tässä kohtaa ja voi toimia.

Pelillä on erityisen hyvä dokumentaatio – siihen kannattaa tutustua. Lisäksi tutoriaalit voivat helpottaa pelin omaksumista. Esimerkkipeleistä (ylempänä) näkee myös pelin rakenteen perusteita.

Pääsääntöisesti eniten aikaa pelin suunnittelussa kuluu pelin testaamiseen. Mitä monimutkaisempi peli on, sitä kauemmin tässä kestää. (Onneksi tosin pelieditorissa on myös oma “Error Check” -nappi, joka helpottaa työskentelyä.) On siis hyvä pitää pelit mahdollisimman lyhyinä ja suoraviivaisina.

Yleisiä ongelmia:

GPS toimii parhaiten ulkotiloissa ja ulkotiloissa voi joskus esimerkiksi sataa kaatamalla vettä.

Pelin tekeminen on suhteellisen työlästä – Taleblazerillä on aika jyrkkä learning curve. Ensimmäinen pelini rakentaminen keväällä kesti toistakymmentä tuntia, mutta toiseen kului enää muutama tunti.

Peli kannattaa suunnitella niin, että ohjeistusta ennen peliä ei välttämättä tarvita paljon. Toisaalta hyvin pitkät tekstit pelin sisällä voivat häiritä pelin flow’ta.

Populaation koon arviointi

|

Opiskelijoille annetaan tehtävä laskea koulun a) oppilaiden ja b) opettajien määrä.

Tehtävän saa tehtyä parissa oppitunnissakin, mutta helpointa on, jos tehtävän voi suorittaa välitunnilla: tällöin sekä oppilaita että opettajia on eniten liikkeellä. Klikkeri helpotttaa laskemista.

Ennen tehtävän tekoa on käsitelty erilaiset populaation laskemisen tavat, kuten suorat menetelmät (ilmakuvaus, pesäkolot) ja epäsuorat menetelmät (merkintä-uudelleenpyynti, näytealat, ilmakuvaus, jälkien laskeminen).

Oppilaat voivat tehdä tutkimuksen pareittain tai pienissä ryhmissä. Oppilaille annetaan aikaa suunnitella käyttämäänsä menetelmää (puoli tuntia on yleensä riittävä aika), aikaa toteuttaa tutkimus ja lopuksi laskea tulokset ja pohtia menetelmän heikkouksia.

Mahdollisia menetelmiä:

Merkintä-uudelleenpyynti: opiskelijat voivat vaikka tarkkailla valitsemaansa ryhmää, kuten rinnakkaisluokan opiskelijoita. Jos opiskelijat tietävät kuinka paljon rinnakkaisluokalla on oppilaita, he pystyvät laskemaan kohtaamiensa kaikkien opiskelijoiden määrään suhteen tarkkailtavan ryhmän määrään ja siten arvioimaan kokonaisoppilasmäärän.

Hyödyt: Suoraviivainen ja melko helppo. Tutkimus on helposti skaalautuva siten, että siitä saa jo suhteellisen pienellä näytekoolla jonkinlaisen arvion ja lisäaineiston kerääminen on helppoa.

Haitat: Edustaako tarkkailtava ryhmä liikkumisensa suhteen tyypillistä oppilasta? Laskentaa pitää tehdä eri aikoina eri paikoissa, jotta otos on edustava.

Pesäkolot: Jos oppilailla on omat kaapit, näiden määrän voi laskea. Tällöin on tarpeen myös jotenkin arvioida kuinka suuri osa niistä on käytössä ja onko kaikilla oppilailla kaappi.

Hyödyt: Kaapit eivät liiku, helppo toteuttaa. Kaappien tarkkailu kertoo kuinka suuri osa kaapeista on käytössä.

Haitat: Vaikea selvittää kuinka monella oppilaalla on oma kaappi. Isossa koulussa vie paljon aikaa.

Jälkien laskeminen: Oppilaiden määrän voi arvioida laskemalla esimerkiksi kuinka moni oppilas kulkee tiettyyn aikaan koulun ovista.

Hyödyt: Tarkkailu on helppoa ja laskutulos on suhteellisen varma.

Haitat: Ovia saattaa olla useita ja näistä kulkee eri määrät oppilaita. Oppilaiden ovista kulkemisessa voi olla paljonkin eroja – kuinka suuri osa oppilaistaa käyttää ovea tarkkailuaikana?

Suora laskeminen: Kuinka monta opiskelijaa on esimerkiksi välitunnilla pihalla tai koulun ruokalassa. Tämä on mahdollista tehdä myös pienemmällä näytealalla.

Hyödyt: Suoraviivainen menetelmä.

Haitat: Miten saadaan selville kuinka suuri osa oppilaista on ruokasalissa tai pihalla? Isossa koulussa vaikeaa.

Opettajien määrä saattaa olla helpointa laskea suoraan, esimerkiksi opettajanhuoneen ulkopuolelta.

DNA:n kaksoiskierre -malli

|

DNA:n rakennetta voi demonstroida monilla eri keinoilla: tässä on muutamia ehdotuksia miten oppilaat voivat rakentaa oman mallin.

1. Syötävä malli

Välineet:

  • hammastikkuja
  • metrilakua
  • neljää eriväristä karkkia (mieluiten yksivärisiä ja sellaisia jotka on helppo seivästää hammastikkulla)

Oppilaat voivat rakentaa DNA:n kaksoiskierteen niin että metrilaku toimii sokeri-fosfaattirunkona ja kukin karkki edustaa yhtä emästyyppiä. Oppilaiden voi antaa rakentaa joko vapaavalintaisen tai annetun ohjeen mukaisen DNA-ketjun. Noin kymmenellä emäsparilla saa jo aikaan pienen kierteen.

2. Yksityiskohtainen malli

Välineet:

Kartongista tai paksusta paperista leikataan riittävästi erivärisiä rakenneosia:

  • viisikulmiot esittävät sokereita
  • pienet ympärät kuvaavasti fosfaattiosia

Emäksiä on kahdenlaisia erilaisia:

  • suorakulmion muotoiset puriineja: adeniineja ja guaniineja ja
  • neliöt ovat pyrimidiinejä: sytosiineja, urasiileja ja tymineejä.

DNA:n rakentaminen:

Oppilaille annetaan valmis DNA-järjestys, josta heidän on tehtävä malli, joka rakenteeltaan oikeanlainen. Opettaja tarkastaa mallin ja antaa tehtäväksi vielä tuottaa lähetti-RNA:n osasta emäsjärjestystä. Tässä vaiheessa voi keskustella myös siitä kuinka 3′-pää ja 5′-pää eroavat. (3′-pää loppuu sokeriin, kun taas 5′-pää loppuu fosfaattiin.)

Metapopulaatiopeli

|

Metapopulaatiopeli on Viikin kampuksen Metapopulation Research Groupin suunnittelema metapopulaation käsitettä avaava peli, joka toimii hyvin esimerkiksi lukiolaisilla. Ennen pelaamista oppilaiden pitäisi tietää mitä metapopulaatio tarkoittaa.

Tarvittavat välineet:

  • juoksemiseen sopivat vaatteet
  • eri värisiä kartonkipalasia (yhtä monta kuin laikkuja mukana pelissä)
  • jokaisella pelaajalla kynä.

Pelaajia:

  • minimi noin 20 henkilöä – yksi tuomari, 1-3 saalistajaa ja loput perhosia

Alkuvalmistelut:

Pelikentälle piirretään laikkuja, esimerkiksi hiekkaan, niin että 20 pelaajalle tulee noin viisi laikkua. Laikkujen koko vaihtelee niin, että pienimmille laikuille mahtuu kaksi perhosta ja isoimmille jopa kahdeksan. (Esimerkiksi 15 perhoselle sopivat laukut ovat 1 x 8 paikkaa, 1 x 6 paikkaa, 1x 4 paikkaa ja 2 x 2 paikkaa.) Laikkuja kannattaa asetella niin, että metapopulaatiodynamiikan keskeiset ominaisuudet nousevat esille (esimerkiksi osa laikuista on kauempana ja osa on lähellä toisiaan).

Perhoset jaetaan eri laikuille niin että samassa laikussa aloittaville annetaan samanväriset kartongin palaset ja että sukupuolijakauma olisi mahdollisimman tasainen. Saalistajat jäävät laikkujen väliselle alueelle.

Pelin kulku:

Perhoset pyrkivät parittelemaan mahdollisimman monta kertaa ja saalistajat pyrkivät ottamaan perhosia kiinni. Perhoset ovat turvassa laikuillaan, mutta jos perhoset joutuvat liikkumaan laikusta toiseen, saalistaja voi ottaa ne kiinni. Perhosen peli jatkuu, kunnes perhonen on paritellut kymmenen kertaa tai kun perhonen on saalistettu. Koko peli jatkuu niin kauan kuin perhosia on vielä jäljellä.

Parittelu on mahdollista vain eri sukupuolten välillä kun perhoset ovat samassa laikussa. Paritteluun tarvitaan molempien suostumus. Parittelusta saadut pisteet kirjataan kartonginpalasiin. Jos perhonen parittelee samasta laikusta kotoisin olevan perhosen kanssa (= kartongin palaset ovat samanväriset), molemmat perhoset saavat 1 pisteen. Jos parittelukumppani on toisesta laikusta (=kartongin palaset ovat eriväriset), molemmat saavat 2 pistettä. (Tämä kuvaa sisäsiitoksen vaikutusta populaation elinvoimaisuuteen.) Saman yksilön kanssa ei saa paritella kahdesti peräkkäin samassa laikussa. Voittajaperhosella on mahdollisimman paljon pisteitä.

Laikuissa voi tapahtua paikallisia sukupuuttoja: tuomari voi milloin vain ”sulkea” laikun, niin ettei siinä voi paritella, eivätkä perhoset ole siinä turvassa saalistajilta.

Pelin loppu

Pelin loputtua perhoset laskevat pisteensä yhteen. Pelin voi toistaa toisen kerran, jotta pelaajat voivat kokeilla toisenlaista taktiikkaa. Lopuksi pelin voi purkaa keskustelemalla valituista taktiikoista ja siitä mitkä olivat hyviä ja mitkä huonoja taktiikoita ja toisaalta vaikuttiko muiden valitsemat taktiikat omaan menestymiseen. Oppilaita voi pyytää kehittämään peliä edelleen: Miten tästä pelistä saisi realistisemman? Minkälaisia sääntöjä peliin pitäisi lisätä? Näin oppilaat pääsevät muokkaamaan yksinkertaista mallia metapopulaatiosta (ja huomaavat, että monimutkaisemman mallin käyttäminen on vaikeampaa, kun ei enää muistakaan kaikkia sääntöjä).

Solumalli kananmunasta

|

Välineet:

  • kananmuna
  • väkiviinaetikkkaa
  • väkevä sokeriliuos (yli 2 grammaa per desilitra)

Kananmunasta saa liuotettua kalkkikuoren pois jos kananmunaa pitää 24 tuntia (tai munasta riippuen ehkä kauemminkin) väkiviinaetikassa. Hyvä astia etikkakäsittelyyn on mahdollisimman pieni, koska koko munan pitää olla etikan peitossa – munaa joutuu kääntelemään, jos se on epätasaisesti kosketuksessa etikkaan. Lopputuloksena syntyy melko hyvin koossa pysyvä solumalli. Muna voi kuitenkin rajussa käsittelyssä hajota, joten sitä kannattaa käsitellä vain suojattujen tai helposti puhdistettavien pintojen yläpuolella.

Samalla solumallilla voi demonstroida myös osmoosia: munan voi laittaa vesijohtoveteen, jolloin muna paisuu, tai sen voi laittaa väkevään sokeriliuoukseen, jolloin muna kutistuu. Osmoosissa kestänee muutamia tuntej – esimerkiksi yön yli on riittävä aika.

 

Ihminen: Keuhkojen tilavuuden mittaus spirometrilla

|
Lähde: Lappalainen, A. 2003. Biologianoppiminen 2000-luvulla. Osa 1 .Harjoitustöitä. Helsingin yliopiston opettajakoulutuslaitos.
Tarvikkeet:
–          spirometri
–          vaihdettavia spirometrin suukappaleita
–          muistiinpanovälineitä
Tee näin:
  • Aseta mittausasteikko nollaan.
  • 1000 cm3=1 litra
  • Vedä keuhkosi täyteen ilmaa ja puhalla tasaisesti spirometriin.
  • Lue tulos asteikolta ja käännä asteikko takaisiin nollaan.
  • Vedä keuhkoihisi ilmaa normaalihenkäyksen verran ja puhalla tasaisesti spirometriin. Merkitse tulos muistiin.
Tuloksia:
Täyteen vedettyjen keuhkojen tilavuus on nimeltään vitaalikapasiteetti. Normaalihenkäyksen tilavuus on normaalikapasiteetti.
Tehtävän taustaa:

Normaalihenkäyksen ilmamäärä kuluu levossa, vitaalikapasiteetin ilmamäärä voimakkaassa rasituksessa.

Pieneliöt: Kasvualustan valmistaminen

|

Mitä tarvitaan:

–      Petrimalja tai muu laakea kannellinen astia
–      Agar -jauhetta (voi ostaa esim. hyvin varustetuista ruokakaupoista)
–      Keittolevy
–      Kattila
–      (lämpömittari)

Miten tehdään:
1.       Sekoita vettä ja agar-jauhetta kattilassa siten, että saat 1,5%:n liuoksen. Tämän pitoisuuden saat sekoittamalla yhtä dl:aa vettä kohden n. 1,5 tl agar-jauhetta. Yhtä halkaisijaltaan 9 cm:n petrimaljaa kohden tarvitaan noin 20–25 ml litraa kasvualustaa. Siten yhdestä desilitrasta riittää noin neljään tai viiteen maljaan.
2.       Keitä seosta, kunnes kaikki jauhe on liuennut ja lämpötila on noussut lähes 100 asteeseen. Sekoita huolellisesti koko ajan, sillä agar palaa helposti pohjaan.
3.       Anna liuoksen jäähtyä noin 50-asteisessa vesihauteessa. Agar-liuos ei saa jäähtyä alle 45 asteeseen, sillä silloin se jähmettyy.
4.       Kaada n. 50-asteista liuosta petrimaljalle noin 4 mm paksuksi kerrokseksi.
5.       Jätä petrimalja jäähtymään kansi päällä. Jäähtynyt ja hyytelömäiseksi jähmettynyt agar-liuos on käyttövalmis bakteerien kasvatusalustaksi.
6.       Valetut maljat säilyvät jääkaapissa käyttökelpoisina pari viikkoa.
7.       Muista säilyttää maljaa pohja ylöspäin, ettei kondensoituva vesi pilaa hyytelöä tai näyttä.
 
Mikä on tehtävän idea?
Agar on eräistä valtamerten punalevistä eristettyä hiilihydraattiseosta. Pienikin määrä sitä saa vesiliuoksen jähmettymään. Agar–jauheesta valmistettu hyytelö sopii erittäin hyvin bakteerien ja muiden pieneliöiden kasvatusalustaksi. Osa pieneliöistä pystyy käyttämään pelkkää agaria ravintonaan, mutta joitakin pieneliöitä varten agar-liuokseen täytyy sekoittaa lisäravinteita.
Agar-maljan valamisessa voidaan veden sijasta käyttää esimerkiksi laimeaa lihalientä. Tämä lisää huomattavasti maljalla kasvavien bakteerien määrää. Liuokseen voidaan lisätä myös antibiootteja tiettyjen bakteerien kasvun estämiseksi. Agaria käytetään yleisesti myös ruuanvalmistuksessa esimerkiksi liivatteen korvikkeena makeisissa.

Kasvit: Fotosynteesi TV

|
Lähde: Lappalainen, A. 2003. Biologianoppiminen 2000-luvulla. Osa 1. Harjoitustöitä. Helsingin yliopiston opettajakoulutuslaitos.
Tarvikkeet:
–          Elodean eli vesiruton (tai muun vesikasvin) oksa
–          iso koeputki
–          kirkas pöytälamppu
–          hiilihapollista kivennäisvettä
Tee näin:
  • Täytä koeputki vedellä ja lisää siihen hiukan kivennäisvettä hiilidioksidipitoisuuden parantamiseksi.
  • Katkaise vesirutosta pala versoa ja upota se koeputkeen niin, ettei se pääse kellumaan ja katkaisu pinta ylöspäin.
  • Valaisee koeputkea lampulla ja tee havaintoja.
Tuloksia:
Verson katkaisupinnasta alkaa nousta kaasukuplia. Valon määrää säätelemällä voidaan vaikuttaa kuplien määrään. Kuplat ovat yhteyttämisessä vapautuvaa happea. Kuplien vapautumisen nopeus on yhteydessä yhteyttämisen voimakkuuteen.
Tehtävän taustaa:

Tehtävässä havainnoidaan yksi yhteyttämisen seurauksista ja tehdään yhteyttämiseen liittyviä omia tutkimuksia. Tässä tehtävässä valon määrä on rajoittava tekijä ja sitä säätelemällä voidaan tehdä erilaisia havaintoja.

Toppaeläimet

|

Toppaeläinten ekologiset lokerot

Lähde: Lappalainen, A. 2003. Biologianoppiminen 2000-luvulla. Osa 1 .Harjoitustöitä. Helsingin yliopiston opettajakoulutuslaitos.
Harjoituksen avulla voidaan kerrata muun muassa ekologisen lokeron, elinympäristön, ravintokohteen, ravinnonottotavan, saalikoon, aktiivisuusajan tai kilpailun käsitteitä.
Harjoituksessa havainnoidaan eläinten värejä, aisteja ja rakennetta. Näiden pohjalta tehdään hypoteettisia päätelmiä. Apuna käytetään luokittelua. Hypoteesit tarkistetaan kirjallisuuden avulla.
Tarvikkeet: täytettyjä eläimiä ja muita näytteitä koulun varastosta. Sopivia lajeja voivat olla esim. kiuru, pajulintu, punarinta, kalatiira, kalalokki, kuovi, lehtopöllö, varpushaukka, kanahaukka, koti- ja metsähiiri, peltomyyrä, lumikko, päästäinen, maamyyrä, metsäjänis, rotta tai kettu.
Lämmittelykysymyksiä: Oppilaat voivat asettua piiriin toppaeläinten ympärille. Lajinimiä ei ole tarkoitus tuoda esille.
–          Minkä näistä lajeista ottaisit lemmikkieläimeksi? Perustele valintaasi.
–          Millaisia ominaisuuksia eläimiin liitetään? Ovatko jotkut eläimet pahoja ja toiset hyviä?
Luokittelu:
Oppilaat luokittelevat eläimet ryhmiin 1-2 kerta valitsemillaan perusteilla. Sen jälkeen alkaa asteittainen luokittelu, jonka avulla voidaan lopuksi tuottaa hypoteesi ekologisesta lokerosta. Kaikilla eläimillä on oma elinympäristö ja oma tapansa hankkia elantonsa. Näistä syntyy ekologinen lokero.
  • Kaikki eläimet ovat aluksi yhdessä ahtaassa ryhmässä. Laji pääse pois ryhmästä, kun löydetään piirre, joka ekologisesti erottaa sen muista lajeista. Pöydällä elintila ikään kuin kasvaa, koska lajit käyttävät elintilaa omalla, muista lajeista poikkeavalla tavalla. Luokittelua jatketaan, kunnes jokainen laji on saanut oman ekologisen lokeroonsa.
  • Täytettyjen eläinten lisäksi voi ottaa saman lajin edustajiksi esim. kuvia kyseisestä eläimestä.
  • 1. peruste luokittelulle on elinympäristö. Missä kyseiset lajit enimmäkseen elelevät (esim. ilmassa, vedessä, metsässä, pellolla, maan alla)? Vinkkejä elinympäristöstä voi saada esim. eläinten värityksestä (suojaväri), aisteista (silmien koko, korvien koko jne.), ruumiinosista ja niiden muodosta jne. Syntyneet elinympäristöt rajataan narulla taikka kaulahuiveilla ja merkitään kylteillä.
  • Seuraavaksi mietitään, miten samassa elinympäristössä olevat lajit voitaisiin saada omiin lokeroihin. 2. peruste luokittelulle onkin aktiivisuusaika (yöeläin, päiväeläin, hämärän ajan eläin, liikkuu milloin vain). Päiväpetojen stereonäkö liittyy valoon, hämäräeläimillä suuret valoa tehokkaasti keräävät silmät, höyhenpeitteen pehmeys (äänetön lento yöllä). Lajitetuille lajille annetaan ”osoitelappu”, johon kirjoitetaan tähänastinen hypoteesi siitä, missä eläin asuu ja miten hankkii ravintonsa.
  • 3. peruste jatkoluokittelulle on ravintokohde. Mahdollisia ravinnoin kohteita voidaan arvioida esim. nokan, hampaiden, kuonon, kynsien, koon tai muiden rakennepiirteiden mukaan. Ravintovaihtoehtoja voivat olla kasvit ja kasvinosat, pikkueläimet, selkärangattomat, muut selkärankaiset tai laji on kaikkiruokainen. Laji voi siis olla omavarainen (kasvi), kasvinsyöjä tai saalistaja (saalistajat voivat olla 1. tai 2. jne. asteen saalistajat). Mietitään myös lajien ravinnonottotapoja ja saaliskokoa. Lisätään arvaus ravinnosta ”osoitelappuun”.
  • Lopuksi tarkastellaan lappuja: ovatko kaikki lajit saaneet kuvauksen elinympäristöstä, aktiivisuusajasta, ravitonkohteesta, ravinnonottotavasta ja saaliskoosta.
  • Tarkistetaan kirjallisuuden ja muiden lähteiden avulla pitääkö jokaisen lajin kohdalla hypoteesi paikkaansa. Voidaan keskustella myös siitä, miten erikoistuneita lajit ovat. Toiset ovat hyvin kapea-alaisia spesialisteja ja toiset enemmän sopeutumiskykyisiä.

Evoluutiopeli III: Vaihteleva ympäristö

|

Tarvittavat välineet:

  • Pelilauta, jolla valmiina eri lämpötiloihin sopeutuneita eliöitä (= paperilappuja joissa optimilämpötilan osoittava numero – alussa esimerkiksi 1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6)
  • Tyhjiä paperipaloja joille voi kirjoittaa numeron
  • Noppa

Paperinpalaset vastaavat saman lajin eliöitä ja paperinpalaselle on merkitty optimilämpötila, jossa eliöt menestyvät parhaiten. Lämpötila vaihtelee jokaisen lisääntymiskauden välillä ja lämpötilan ratkaisee nopan silmäluku. Heittäkää noppaa aina jokaisen kierroksen aluksi ja antakaa tämän jälkeen eliöiden lisääntyä.

Eliöt lisääntyvät seuraavasti: Juuri oikeaan lämpötilaan sopeutuneet eliöt saavat kaksi jälkeläistä. Yhden asteen päähän jääneet eliöt saavat yhden jälkeläisen. Jälkeläisten optimilämpötila on aina sama kuin vanhempansa. Ne joiden optimilämpötila jää ympäristön lämpötilasta kaksi astetta, eivät lisäänny eivätkä kuole. Kolme astetta optimilämpötilastaan jääneiden populaatiomäärä supistuu puoleen ja neljä astetta tai enemmän jääneet kuolevat kokonaan.

Pelaa peliä muutama kierros ja merkitse muistiin jokaisen vuoron alussa eliöiden määrä ja optimilämpötila. Vastaa kysymyksiin:

a) Minkälaista evoluutiota populaatiossa tapahtuu?
b) Mitä tapahtuisi jos ympäristön lämpötila nousisi asteella? (Tätä voi kokeilla jatkamalla nopanheittoa ja lisäämällä aina tulokseen ykkösen.)
c) Entä jos ympäristön lämpötila nousisi neljällä asteella?

Ihminen: Rasitus ja pulssi

|
Lähde: Lappalainen, A. 2003. Biologianoppiminen 2000-luvulla. Osa 1. Harjoitustöitä. Helsingin yliopiston opettajakoulutuslaitos.
Tarvikkeet:
–         sekuntikello (yksi riittää kokeen johtajalle)
Tee näin:
  • Harjoittele lepopulssin määritystä: etsi sormilla kaula- tai rannevaltimo ja laske kuinka monta kertaa sydämesi lyö minuutissa. Käytä laskentaan 30 sek. ja kerro lyöntien lukumäärä kahdella.
  • Piirrä vihkoon taulukko, johon ensimmäiseen sarakkeeseen tule mittauksen järjestysnumero ja toiseen sydämen lyöntien tiheys.
  • Mitta ensimmäiseksi lepopulssi ja kirjoita tulos taulukkoon.
  • Suorita seuraavaksi 2-3 min ajan ruumiillista harjoittelua, esim. kyykkyhyppyjä.
  • Istu ja mittaa seuraavaksi rasituspulssi välittömästi rasituksen jälkeen.
  • Tee uusia mittauksia minuutin välein, kunnes lyöntitiheys on sama kuin lepopulssi.
  • Piirrä taulukon tuloksista diagrammi, jonon tulokset tulevat havaintopisteiksi (y-akseli: lyöntitiheyttä kuvaavat pisteet alkaen esim. 50:stä ja x-akseli: mittauskerojen järjestysnumerot). Voit yhdistää pisteet viivalla.
  • Eri diagrammeja vertailemalla voidaan miettiä oliko diagrammeissa eroja esim. poikien ja tyttöjen välillä, urheilevien ja ei urheilevien välillä jne.
Tuloksia:
Diagrammista voi tarkastella miten nopeasti sydämen lyöntitiheys palautuu ennalleen.
Tehtävän taustaa:

Tehtävässä on tarkoitus määrittää oppilaiden lepopulssi ja rasituspulssi sekä laskea niiden välinen erotus. Samalla opitaan taulukon ja diagrammin tekemistä ja tulkintaa. Sydän sykähtää vuorokaudessa n. 10 000 kertaa ja jokaisen sykähdyksenjälkeen se lepää pienen hetken. Kovassa työssä lyöntimäärä voi jopa kaksinkertaistua.

Ihminen: Polvirefleksi

|
Lähde: Lappalainen, A. 2003. Biologianoppiminen 2000-luvulla. Osa 1 .Harjoitustöitä. Helsingin yliopiston opettajakoulutuslaitos.
Tee näin:
  • Istu pöydällä jalat aivan pöydän reunalla riippuen.
  • Anna parin etsiä polvilumpiosi alareuna.
  • Sulje silmät ja rentoudu.
  • Parisi jännittää toisen käden sormet suorina ja napauttaa kämmensyrjällä jänteeseen polvilumpion alapuolelle.
Tuloksia:
Polvi ojentuu eli sääri potkaisee eteenpäin. ”Potkaisu” on venytysrefleksi. Suoraan reisilihaksen päähän liittyvän jänteen venyminen napautuksen voimasta laukaisee refleksin.
Tehtävän taustaa:
Tehtävässä havainnoidaan venytysrefleksi ja huomataan että refleksiliike tiedostetaan vasta sen tapahduttua. Refleksit jaetaan koukistus- ja venytysreflekseihin. Kehon pystyasennon säilyttäminen ja joustava liikunta perustuvat jatkuviin venytysreflekseihin. Lääkäri saattaa kokeilla polvirefleksiä tutkiakseen hermoston toimintaa. Monet koukistusrefleksit suojaavat kehoa vammoilta. Esim. kuuman esineen kosketuksesta aiheutunut nopea käden koukistus on koukistusrefleksi. Nämä refleksit ovat lihas refleksejä. Muita lihasrefleksejä on esim. pupillirefleksi. Siinä silmäterä supistuu valon vaikutuksesta.

Tartuntapeli

|
Mitä tarvitaan:
·         ruokasoodaa
·         muki
·         1 pH paperi / osallistuja 
·         1 koeputki (tai muki) / osallistuja
·         1 pipetti (tai muki) / osallistuja
·         vettä
 
Peliohjeet oppilaille:
·         Ota koeputki/muki ja seurustele muiden kanssa sovitun ajan verran tai sovitun henkilömäärän kanssa.
·         Seurustellessasi ota pipetillä omaa nestettä ja pipetoi sitä seurustelukumppanin mukiin. Seurustelukumppani tekee samoin. Eli vaihdetaan nesteitä.
·         Lopuksi mittaa pH-liuskalla nesteesi pH (kuva) ja vertaa sitä veden pH-arvoon. Mitä emäksisempää (korkeampi luku) neste on, sitä varmemmin sait tartunnan.
Ohjeet ohjaajalle:
·         Varaa kullekin oppilaalle koeputki/muki. Täytä kaikki muut paitsi yksi puolilleen vedellä.
·         Valmista yhteen koeputkeen/mukiin puolen verran kylläistä ruokasoodaliuosta. Anna liukenemattoman soodan painua pohjalle ja kaada kirkas neste ylimääräiseen putkeen/mukiin.
·         Päästä oppilaat pelaamaan (ks. Peliohjeet). Lopeta peli 5 minuutin kuluttua tai myöhemmin, jos oppilaita on paljon. Vaihtoehtoisesti voitte sopia, että peli päättyy, kun jokainen on seurustellut esim. 4:n muun kanssa (koe toimii ainakin viiden vaihdon verran).
·         Pelin päätyttyä pohtikaa yhdessä seuraavia asioita:
o   Kuinka monella pH oli vettä emäksisempää?
o   Jos pelissä sai tartunnan, onko mahdollista päätellä keneltä se tuli?
o   Onko mahdollista, että oli saanut tartunnan, vaikkei se näkyisi pH-liuskalla? 
o   Kuka oppilaista sai pelin alussa ruokasoodaliuoksen?
Peli havainnollistaa bakteeri- ja virusinfektioiden, erityisesti sukupuolitautien, leviämistä ihmiseltä toiselle ja sitä miten henkilö voi tietämättään levittää infektiota. Pelissä ruokasoodaliuoksen saaminen vastasi tartuntaa. Koska sooda on hyvin emäksistä, pienikin määrä sitä nostaa veden pH-arvoa. Kuitenkin, jos liuos ehti laimentua riittävästi usean vaihdon seurauksena, ei tartunta välttämättä näy pH-testillä. Tämä ei vastaa todellisuutta, sillä oikeasti infektiot eivät ”laimene”. Toisaalta pH:n nousu voidaan tulkita myös tartunnan saaneiden oireiluna, jolloin neutraali pH tarkoittaa oireetonta kantajaa tai infektiolta säästynyttä.

Kasvit: Sipuli- ja porkkanaviljelmä

|

 Lähde: Lappalainen, A. 2003. Biologianoppiminen 2000-luvulla. Osa 1. Harjoitustöitä. Helsingin yliopiston opettajakoulutuslaitos.

Tarvikkeet:
–          hiekkaa tai puutarhamultaa
–          matala vati tai muu laakea astia
–          pieni sipuli
–          3 kpl porkkanan varren päästä leikattuja 3-5 cm paksuisia kiekkoja, joissa näkyy vielä vihreitä varren jäänteitä
Tee näin:
  • Täytä vati tai laakea astia n. 5 cm paksuisella kerroksella multaa tai hiekkaa ja kostuta hyvin pohjaa myöten.
  • Paina sipuli multaan suippo puoli ylöspäin n. 1 cm syvyyteen. Painaa myös porkkanapalat multaan leikkuupuoli alaspäin.
  • Pidä kasvualusta kosteana ja kirjaa tulokset viikon kuluttua. Tutki erityisesti juuria.
Tuloksia:
Sipuliin on kasvanut hajajuuristo, eli paljon samanpaksuisia juuria. Porkkanapalat ovat kasvattaneet ohuita juurenhaaroja ja pieniä lehtiä.
Tehtävän taustaa:
Tehtävässä on tarkoitus kasvattaa juuria ja tutkia niitä. Porkkanalla on iso pääjuuri, johon se kerää ensimmäisenä kasvuvuotena paljon vararavintoa. Pääjuuresta kasvaa ohuita pieniä juurenhaaroja. Seuraavana vuonna porkkana kasvattaa kukinnon ja tuottaa siemeniä – porkkana on kaksivuotinen kasvi. Jos kasvualusta ja muut olosuhteet ovat hyviä, porkkana pystyy kasvattamaan kukinnon myös pienestä juurenpalasta.

Sipulilla on hyvin lyhyt varsi ja hajajuuristo. Mikäli olosuhteet ovat suotuisia, sipuli kasvattaa heti juuria ja kohta myös vihreitä lehtiä.

Arvohuutokauppa

|
  • Tavoitteet
–          omien elämänarvojen tiedostaminen
–          tietoisuus siitä, että voi muuttaa omaa käyttäytymistään pyrkien ympäristövastuullisuuteen
–          halu muuttaa omaa käyttäytymistä
–          ekologisten arvojen rakentaminen
  • Valmistelut
Kirjoita etukäteen valmiiksi isoille kartonginpaloille huutokaupattavien asioiden nimet (esim. auto, hammasharja, vaateet, raha, matkat, ystävä, suosio, mopo, hyvä koti, nuoruus, erilaisia taitoja, terveys, meluttomuus tms.). Sanojen sijaan voi olla myös kuvia tai kuvia ja sanoja yhdessä. Kaupattavien asioiden tulee olla sekä materiaalisia että arvoihin liittyviä ja pelaajaryhmää koskettavia. Jokaiselle pelaajalle varataan kynä ja paperia.
  • Työtavan kuvaus
Huutokaupassa ostaja määrittää hinnan. Ohjaaja tai tehtävään ohjeistettu oppilas toimii meklarina. Meklari esittelee tavaran kerrallaan. Joku ostajista huutaa oman tarjouksensa. Toiset voivat korottaa hintaa. Kun kukaan ei enää korota hintaa, tavara myydään viimeksi tarjonneelle. Ostajien omistamat tavarat, asiat, ominaisuudet ja taidot toimivat rahana, joita jokaiselle on aluksi 55 rahan edestä (kuvaus 1. vaiheessa).
  • 1. vaihe: Mitä minä omistan?
Jokainen saa 10 paperinpalaa, johon viidelle kirjoitetaan kullekin yksi tärkeä omistamansa tavara, lopuille omistamansa asia, arvo, ominaisuus tai taito. Numeroi paperinpalat siten, että tärkein on numero 10, toiseksi tärkein 9 jne. Pelaajalla on silloin käytössä 55 rahaa. Rahan voi käyttää yhteen tai useampaan huutoon. Omistamansa tavarat, arvot. jne. on hyvä vielä koota järjestyksessä yhdelle paperille, että ne pysyvät muistissa. (Jos aikaa on enemmän, rahan määrää eli paperilappuja voi myös lisätä.)
  • 2. vaihe: Mitä minä tahdon?
Huutokauppa alkaa. meklari esittelee kaikki huutokaupattavat asiat ja antaa ostajien miettiä hetken mitä he ostaisivat ja millä rahalla. Ensimmäiseksi kuopattavaksi tulee joku vähemmän tärkeä tavara. Ostajat esittävät tarjouksen numeroilla esim. ”kolme rahaa”. Ostajat huutavat mitä haluavat ja yrittävät koontipaperille merkitä, mihin ostoksiin he ovat alun perin omistamansa asiat vaihtaneet. huutokauppaa jatketaan niin kauan, kuin tavara riittää tai ostajien rahat loppuvat tai huutokaupalle asetetaan aikaraja.
  • 3. vaihe: Olenko tyytyväinen?
Arviointikeskusteluun on syytä varata hyvin aikaa. Jokainen käy ensin läpi oman listan ja miettii mitä on vaihtanut mihinkin ja mitä olit valmis maksamaan asioista. Sitten kerrotaan vuorotelleen, miten oma lista on muuttunut. Oliko listalla joku mitä ei halunnut luovuttaa, tai oliko joku hyvin tärkeä asia, joka vaihtui toiseen tärkeään asiaan. Myös meklari kertoo, mitä asioita ja tavaroita hänelle on huutokaupassa kertynyt.
Lähde: Lappalainen, A. 2003. Biologianoppiminen 2000-luvulla. Osa 1 .Harjoitustöitä. Helsingin yliopiston opettajakoulutuslaitos.

Evoluutiopeli II: Pituus ja hajottava valinta

|

Tarvittavat välineet:

  • Pelilauta, jolla valmiina eri pituisia liskoja (= paperilappuja joissa pituuden osoittava numero – alussa mahdollisimman tasaisesti, esimerkiksi kokonaisluvut väliltä 7-23)
  • Tyhjiä paperipaloja joille voi kirjoittaa numeron

Paperinpalaset vastaavat liskoja ja paperinpalalla oleva pituus tarkoittaa liskon pituutta senttimetreinä. Liskot saalistavat kahta eri ravintokohdetta, joista toiset ovat kovakuoriaiset ja toiset päästäisiä. Kymmenen senttimetrin pituiset liskot ovat parhaita kovakuoriaisten metsästäjiä ja kaksikymmensenttiset parhaita päästäisten metsästäjiä. Liskot pariutuvat niin, että alle 15 cm liskot pariutuvat keskenään ja yli 15 cm keskenään. Pari valikoituu muuten satunnaisesti. Lisääntyminen tapahtuu niin, että kahta liskoa kohden syntyy aina yksi jälkeläinen: jonka pituus on vanhempien kokojen keskiarvo. Lisääntymiskauden loputtua parhaiten selviävät 10- ja 20-senttiset liskot, ne säilyvät kaikki hengissä. Tästä 2-3 senttiä poikkeavista kuolee puolet ja enemmän kuin kolme senttiä poikkeavista kolme neljäsosaa.

Pelaa peliä muutama kierros ja merkitse muistiin jokaisen vuoron alussa liskojen määrä ja pituus.Voit myös piirtää kuvaajan yksilöiden pituusjakaumasta. Vastaa kysymyksiin:

a) Minkälaista evoluutiota tapahtuu?
b) Mitä tapahtuisi, jos päästäiset katoaisivat alueelta?

Ihminen: Maistellaan sokeria

|
Lähde: Lappalainen, A. 2003. Biologianoppiminen 2000-luvulla. Osa 1. Harjoitustöitä. Helsingin yliopiston opettajakoulutuslaitos.
Tarvikkeet:
–          vaniljasokeria kannellisessa purkissa. Tärkeintä on, etteivät oppilaat pysty ulkoisten tuntomerkkien perusteella sanomaan, mitä purkissa on.
–          kertakäyttölusikoita
Tee näin:Muista, että koululaboratoriossa ei saa maistella ja syödä mitään ennen kuin ollaan varmoja, että se on täysin turvallista.
  • Pyydä oppilaita puristamaan nenä tukkoon ja tulemaan vuorotelleen luoksesi.
  • Anna jokaiselle oppilaalle lusikan kärjellinen vaniljasokeria suuhun (nenä on pidettävä kiinni koko ajan ja siihen asti kunnes sokeri on syöty, muista ottaa jokaiselle oppilaalle oma lusikka tai puhdista lusikka välillä).
  • Oppilas palaa paikalle ja kirjoittaa ylös sen aineen nimen, jonka luulee saaneensa suuhun ja sen jälkeen voi päästä irti nenästä.
  • Kun kaikki oppilaat ovat käyneet maistamassa ainetta ja tehneet arvion aineesta, käydään lyhyt keskustelu siitä, mitä oppilaat arvelevat syöneensä.
  • Kuinka moni arvelee syöneensä sokeria ja tuleeko yhtään arvausta että aine oli vaniljasokeri?
  • Sen jälkeen voi joko kaikille tai muutamalle halukkaalle antaa ainetta maisteltavaksi niin, että myös hajuaisti on mukana.
  • Tunnistavatko oppilaat aineen helpommin?
Tuloksia:
Tässä tehtävässä on tärkeätä, että oppilaat pitävät yhteisen keskustelun asti arvion aineesta omana tietona. Jos nenästä on pidetty kunnolla kiinni, melkein jokainen tunnistaa aineen tavalliseksi sokeriksi. Vasta hajuaistin avulla aine paljastuu vaniljasokeriksi.
Tehtävän taustaa:

Tehtävässä havainnoidaan että maun tunteminen riippuu muistakin aisteista, ei pelkästään makuaistista. Suussa olevat makunystyrät aistivat vain neljä perusmakua. Se mitä sanomme ruoan mauksi, liittyy suurelta osin ruoan tuoksuun. Jokainen on ehkä havainnut, että nuhaisena ruoka ei maistu juuri miltään.

Evoluutiopeli I: Suojaväritys

|

Tarvitaan:

  • Pelilauta, jolla esim. valkoisia ja mustia paperinpalasia
  • Taulukko johon laskea yksilömääriä

Paperinpalaset vastaavat eliöitä. Joka vuoron alussa ne joutuvat saalistuksen kohteeksi. Peto syö kaksi saalista vuorossa ja se valitsee aina eliöitä, joilla on huonompi suojaväri. Tämän jälkeen jokaista eliöparia kohden syntyy uusi, vanhempiensa värinen eliö. Koko alueella pystyy elämään vain 20 eliötä, joten kun lajimäärä ylittää tämän määrän alueelta kuolee satunnaiset ylimääräiset yksilöt pois.

Pelaa peliä muutama kierros ja merkitse muistiin jokaisen vuoron alussa eliöiden määrä ja väri. Vastaa kysymyksiin:

a) Minkälaista evoluutiota populaatiossa tapahtuu?
b) Mitä kävisi jos yhtäkkiä ympäristön väri muuttuisi?
c) Miten peliin vaikuttaisi jos värejä olisi useampia, esim. harmaan eri sävyjä?

Tulevaisuuden eliöt -näyttely

|

Lähde: Lappalainen, A. 2003. Biologianoppiminen 2000-luvulla. Osa 1 .Harjoitustöitä. Helsingin yliopiston opettajakoulutuslaitos.

Harjoituksessa ideoidaan ja valmistetaan mielikuvituseläin tai -kasvi, joka on rakenteellisesti ja toiminnallisesti sopeutunut johonkin kuvitteelliseen ekologiseen lokeroon. Eliömalleista voidaan tehdä näyttely, johon tulee myös ekologisen lokeron kuvaus.
Tarvikkeet: kaikenlaista askarteluun sopivaa materiaalia, mitä on sillä hetkellä saatavilla.
Harjoituksen yhteydessä voidaan puhua myös evoluution ilmiöstä. Koska kyseessä on hyvin hidas prosessi, lajien muuttumista luonnossa on vaikea hahmottaa. Ravinnon saatavuus ja elinympäristön muutokset voivat saada kuitenkin aikaan myös nopeita muutoksia. Omaa mielikuvituseläintä voi lähteä luomaan myös sitä kautta, että miettii miten ympäristö tulee tulevaisuudessa muuttumaan ja millaiset eläimet siinä sopeutuvat.
Tee näin:
  • Mieti yksin, parisi kanssa tai ryhmässä millaisessa elinympäristössä olisi tilaa uudelle lajille.
  • Millainen eliö voisi olla rakenteeltaan, jotta se olisi hyvin sopeutunut?
  • Ideoi eliö ja valmista siitä malli esillä olevista tarvikkeista.
  • Keksi eliölle nimi, joka esim. kuvaisi sen ominaisuuksia.
  • Lopuksi eliö esitellään muille.
Esimerkkejä tekijöistä, joita voi ottaa huomioon eliötä ideoidessa:
–          ravinnonlähde
–          ulkonäkö
–          levinneisyys
–          elintavat (aistit, ääntely, suhde lajitovereihin, suojautuminen vihollisilta, suhde muihin elinympäristöihin ja tuleen, selviytyminen huonon kauden yli jne.)
–          lisääntyminen (sukukypsyys aika, lisääntymisaika ja -käyttäytyminen, poikasten lukumäärä jne.)

Kasvit: Putkiloiden havainnollistaminen 2

|

Sokeroitu selleri

Lähde: Lappalainen, A. 2003. Biologianoppiminen 2000-luvulla. Osa 1 .Harjoitustöitä. Helsingin yliopiston opettajakoulutuslaitos.
Tarvikkeet:
–          kaksi tuoretta varsisellerin vartta
–          sokeria (ruokalusikallinen, 15 ml)
–          lusikka
–          kaksi juomalasia
–          vettä
–          kynä ja maalarinteippiä
Tee näin:
  • Täytä lasit vedellä.
  • Kiinnitä laseihin pala maalarinteippiä ja kirjoita toiseen ”Vettä” ja toiseen ”Vettä+sokeria”.
  • Lisää sen lasin veteen, jossa lukee ”Vettä+sokeria” n.15 ml sokeria ja sekoita kunnes sokeri on liuennut.
  • Leikkaa sellerin varresta pieni pala pois ja aseta kumpaankin lasiin yksi varsi.
  • Anna sellerin olla vedessä 1-2 päivää.
  • Maista pieni pala kummankin sellerin lehdestä. Huomaatko eron maussa? (Muista, että maistaminen ja syöminen laboratoriossa on pääsääntöisesti kiellettyä, joten maistamiskokeita saa tehdä ainoastaan silloin, kun ollaan täysin varmoja turvallisuudesta.)
Tuloksia:
Sokerivedessä ollut selleri maistuu makealta.
Tehtävän taustaa:
Tehtävän avulla voidaan miettiä käsitteitä putkilo taikka kasviravinne. Tehtävässä havainnoidaan, että lehtiruodissa ja lehdissä kulkee veden mukana ravinteita. Veteen liuenneet ravinteet (tässä kokeessa sokeri) liikkuvat kasvissa putkiloita pitkin jokaiseen soluun asti. Luonnossa kasvi saa ravinteita mullasta tai sadeveden mukana. Kasvi pystyy ottamaan ravinteensa ainoastaan veteen liuenneena ja vesi kulkee aina juurista poispäin kapillaari ilmiön ja haihtumisen ansioista. Aina kun kasvin pinnalta haihtuu vettä pois, sitä imetään taas lisää.

 

Flow learning -pelejä

|

Flow learning – 4 avainsanaa: Leiki, käytä aisteja, kohtaa luonto, jaa elämyksiä

Flow learning luontoretki:
Vaihe 1: Innostuksen herättäminen (liikunnalliset luontoleikit)
Vaihe 2: Tietoisuuden suuntaaminen (aistiharjoitukset)
Vaihe 3: Suora kokeminen (omakohtaiset havainnot)
Vaihe 4: Inspiraation jakaminen (pienessä ryhmässä kokemusten jakaminen)
Harjoituksia vaiheeseen 1
  • Rakennamme puun
Ohjaaja selostaa puun eri osia ja niiden toimintaa ja kutsuu ryhmän jäseniä muodostamaan pala palalta puuta. Ensin valitaan yksi esittämään puun ydintä, joka on kovaa ja vanhaa, mutta kuollutta puuta. Seuraava henkilö esittää puun pääjuurta, joka ankkuroi puun maahan ja nostaa vettä maasta. Sitten seuraa joukko maassa makaavia sivujuuria, jotka juurikarvoillaan imevät maasta vettä ja ravinteita. Rakentamista jatketaan ja lopulta seuraa puun kuori, joka suojaa tulipaloilta ja hyönteisiltä. Leikissä jokaisella puun osalla on oma tehtävä. Esim. sivujuuret ”ryystävät” äänekkäästi jne. Leikin lopussa tuhohyönteinen (ohjaaja) yrittää päästä nakertamaan puuta kuoren läpi.
  • Lepakko ja yökköset
Miltä tuntuu pyydystää ravintoa pimeässä? Leikkiin osallistujista yksi on lepakko,4-5 muuta esittävät yökkösiä ja loput muodostavat turvallisuutta antavan piirin leikkiöiden ympärille. Lepakko yrittää silmät sidottuna pyydystää yökkösiä. Lepakko huutaa ”lepakko” ja yökköset ”yö”. Ääniä seuraamalla lepakko yrittää ottaa yökköset kiinni. Kiinni saatu ykkönen poistuu piirin ulkopuolelle.
  • Pöllöt ja varikset
Osallistujat jaetaan kahteen ryhmään, joista toiset ovat pöllöjä ja toiset varikset. Kummallekin merkitään ”kotipesä” n. 20 m päähän pelikentän keskustasta. Joukkueet asettuvat n. 5 m päähän toisistaan. Ohjaaja esittää epätosia ja tosia väittämiä luonnosta. Kun väittämä on tosi, pöllöt jahtaavat variksia ja kun epätosi, varikset jahtaavat pöllöjä. Jos pöllö tai varis on saatu kiinni, ennen kuin hän on ehtinyt kotipesälle, hänet liitetään kiinniottajan joukkueeseen. Väittämät voivat ilmiselviä, vaikeita taikka ympäristön perusteella aistittavissa.
  • Eläinten osat
Aluksi 4-5 henkilönryhmät saavat valita jonkin alueelle tyypillisen eläimen. Vasta sitten ryhmälle kerrotaan, että jokaiselta ryhmältä odotetaan esitystä, joka ilmentää eläimen tyypillistä käytöstä ja ruumiinosia. Kukin ryhmä esiintyy vuorollaan. Yleisö yrittää arvata, mitä eläintä kukin ryhmä esitti.
Harjoituksia vaiheeseen 2
  • Korvat höröllä
Ryhmä seisoo ringissä tai istuu maassa. Kukin sulkee silmänsä ja avaa korvaansa, sekä nostaa kätensä nyrkissä eteen. Kaikki hiljentyvät kuuntelemaan luonnon ja ihmisten ääniä. Aina kuullessaan yhden äänen voi nostaa yhden sormen pystyyn. Kuuntelulla hiljennyttään keskittymään edessä oleviin muihin tehtäviin sekä avataan aistit tarkkailemaan ympäröivää luontoa.
  • Äänikartta
Ryhmälle näytetään kartonkipalasta, johon on piirretty X-merkki. Osallistujille selitetään, että kartonki on äänikarttapohja ja että X tarkoittaa kuuntelijan sijaintia kartalla. Kullekin jaetaan kartonkipala ja kynä ja annetaan ohjeeksi mennä sopivaan paikkaan istumaan. Kartongille on tarkoitus piirtää jokin symboli kuvaamaan jokaista ääntä, jonka retkeläinen kuulee istuessaan. Merkit voivat olla viitteellisiä, kuten aaltoviiva kuvamassa tuulta tai nuottimerkit linnun laulua. Ideana on, että aika käytetään kuuntelemiseen, ei piirtämiseen. Tehtävää varten annetaan aikaa 5-10 min. Retken aikana voidaan tehdä useampi äänikartta, jos ympäristö on vaihtelevaa.
  • Luonnoton polku
Tehtävän tarkoituksena on käsitellä suojavärejä ja opettaa katsomaan tarkkaan yksityiskohtiakin. Ohjaaja virittää maastoon jonkun valmiin polun varteen n.30 m pitkän köyden, jonka toiselle puolelle hän sijoittaa n. metrin levyiselle vyöhykkeelle 15–20 luonnotonta esinettä. Niistä osa on selvästi huomattavissa, osa ovelasti kätketty oksien ja heinänlomaan, puun rungolle, kaarnan koloihin jne. Osallistujat lähetetään matkaan etsimään (mutta ei poimimaan) köyden varrelle piilotetut esineet. Reitin päässä ohjaaja kysyy jokaiselta, kuinka monta esinettä oppilas oli huomannut. Jos kaikkia esineitä ei ole huomattu, ohjaaja voi sanoa esineiden lukumäärän ja lähettää osallistujat uudelle kierrokselle. Lopuksi reitti käydään vielä yhdessä läpi ja kerätään esineet samalla pois.
Harjoituksia vaiheeseen 3
  • Tuhatjalkakävely
Tuhatjalkakävlyn avulla voidaan tutustua uuteen ja outoon ympäristöön. Osallistuja asettuvat 5-6 henkilön jonoissa toistensa taakse silmät kiinni ja edellä olevan hartioista kiinni pitäen. Ohjaaja on tuhatjalkaisen silmät ja asettuu yhden jonon ensimmäiseksi. Kävelyn aikana maastoa tarkkaillaan kuunnelleen, haistelleen ja tunnustelleen. Tuhatjalkainen aloittaa hitaan kulkunsa maastossa. Ohjaajan johdattelemana se kömpii kivien yli, kiertää puita, konttaa heinäkasoissa, kumartuu pensaiden ali jne.
  • Kamera
Toinen parista on kamera ja toinen kuvaaja, joka nappaa kuvia ”kameran” (parinsa) ”filmille” eli aivoihin. Kuvajaa kuljettaa hellävaraisin ottein arvokasta kameraa, joka pitää silmät kiinni. Kun kuvaaja on valinnut kuvauskohteen, hän asettelee parinsa sopivalle etäisyydelle ja taputtaa häntä kerran olkapäähän. Silloin kamera (pari) avaa silmät 5-6 sekunniksi ja kun kuvaaja taputtaa olkapäälle kahdesti, silmät suljetaan taas. Kuvaaja ottaa kolme kuva, jotka kamerana toimiva henkilö muistaa viikkojenkin päästä. Tärkeätä on, että keskitytään tehtävään, eikä jutella niitä näitä ja kamerana toimiva todella myös pitää silmät kiinni ja avaa ne vasta, kun pari on taputtanut olkapäälle. Parit vaihtavat roolia, jolloin molemmat saavat toimia kamerana ja kuvaajana.
  • Puuhun tutustuminen
Osallistujat jaetaan pareihin, josta toisen silmät sidotaan tai ne pidetään kiinni. Näkevä kuljettaa turvallisesti parinsa puun tai pensaan luo. Matka kuljetaan hieman mutkitelleen, niin ettei reittiä pysty heti tunnistamaan. Kaikkien parien täytyy toimia hiljaa, ettei äänet paljastaa myöskään reittiä. Kun sopiva puu tai pensas on löytynyt sokkona oleva tutustuu siihen paitsi näköaistia käyttäen niin, että hän voi tunnistaa kohteen uudelleen. Tutustumisen jälkeen pari kuljetetaan mutkittelevaa reittiä pois paikalta. Sitten silmät avataan ja yritetään löytää kohde uudelleen. Kun oma puu tai pensas on löytynyt, osat vaihdetaan.
Harjoituksia vaiheeseen 4
  • Luonnon inspiroimia mietelauseita
Osallistujat valitsevat joko paperilapuille valmiiksi kirjoitettujen mietelauseiden joukosta yhden taikka kirjoittavat lapulle oman mietelauseen luonnosta. Sen jälkeen reflektoidaan itsekseen, mitä lause itselleen merkitsee. Palataan piiriin 10-15 min kuluttua ja jaetaan ajatuksia muiden osallistujien kanssa.

Lähde: Lappalainen, A. 2003. Biologianoppiminen 2000-luvulla. Osa 1 .Harjoitustöitä. Helsingin yliopiston opettajakoulutuslaitos.

Ravintoketju 3 – Myyräpeli

|
Lähde: Lappalainen, A. 2003. Biologianoppiminen 2000-luvulla. Osa 1. Harjoitustöitä. Helsingin yliopiston opettajakoulutuslaitos.
Tarvikkeet:
–          iso kartonki tai ulos kannettava taulu ja tusseja, johon merkitään kannan vaihtelut
Tee näin:
  • Oppilaat jaetaan kahteen ryhmään: resurssit (asunto ja ruoka) ja myyrät.
  • Ryhmät asettuvat riviin 5-10 m päähän toisistaan kasvokkain.
  • Myyrät päättävät mielessään, kumpaa he seuraavalla kierroksella tarvitsevat asuntoa vai ruokaa. Resurssit päättävät mielessään, kumpaa he ovat asuntoa vai ruokaa.
  • Kun opettaja antaa lähtömerkinnän, ruokaresurssit alkavat pyörittää kättä vatsan kohdalla ja asuntoresurssit nostavat kädet katoksi pään päälle.
  • Kukin myyrä yrittää juoksemalla saada kiinni asunnon tai ruuan oman tarpeen mukaan. Ensimmäisenä tarvitsemansa resurssilaatua koskettanut saa pitää sen ja säilyy hengissä ja saa jatkaa peliä myyränä. Ne myyrät jotka jäivät paitsi tarvitsemastaan resurssista, kuolevat ja niistä tulee seuraavan pelikierroksen resurssi.
  • Seuraavan kierroksen aikana myyrät palaavat omaan riviin ja resurssit jäävät omaan riviin edellisen kierroksen toteutuneen lukujen mukaan.
Tuloksia:
Hyvinä myyrävuosina, kun myyriä on paljon, resursseista on kilpailua. Myyriä kuolee resurssien puutteeseen ja seuraa huono myyrävuosi ja kilpailu hellittää. Resursseja on saatavilla hyvin ja siitä seuraa ennen pitkään uusi hyvä myyrävuosi.
Tehtävän taustaa:
Leikissä havainnoidaan myyrien riippuvuutta ravinnon ja sopivan pesimäympäristön saatavuudesta. Huomataan, että myyräpopulaation koko vaihtelee ravintotilanteen mukaan. pelin jälkeen voidaan keskustella, mitä muita resursseja myyrät tarvitsevat, jotta ne selviytyvät hengissä ja pystyvät saamaan jälkeläisiä. Mitä hyötyä on siitä, että populaatiota pystyttään kasvattamaan nopeasti, kun olosuhteet ovat hyvät? Millä keinoilla populaatio voitaisiin pitää vakaana, ettei syntyisi suuria heittoja hyvien ja huonojen vuosien välillä?
Myyrien populaatiotiheys ja elinympäristön tarjoamat resurssit ovat keskenään vuorovaikutuksessa. Myyräkanta vaikuttaa myös itse resurssien saatavuuteen. Tavallisesti populaatiotiheys hakeutuu kohti ympäristön kantokyvyksi nimitettyä tilaa eli suurinta populaatiotiheyttä, jonka kyseinen ympäristö pystyy elättämään.
Suuret kannanvaihtelut ovat tavallisia lajeilla, joilla on useita sukupolvia vuodessa. Näillä lajeilla myös ympäristön kantokyky vaihtelee vuodenaikojen mukaan. Kesällä ravintoa on riittävästi ja talvella resurssien vähentyessä kuolleisuus ja lähtömuutto lisääntyvät.

Pieneliöt: Ruuan säilytystapoja

|

Lähde: Pekka Hannula, Päivö Somerma, Kurt Fagersted & Kielo Haahtela. 2006. Biologia 5 – Bioteknologia. Haahtela –kehitys Oy

Mitä tarvitaan:
–      Koeputkia (tai esim. lasipurkkeja)
–      Raaka-aineita (lisäaineettomia ja mahdollisimman käsittelemättömiä, esim. hedelmiä, lihaa, kalaa, vihanneksia, mehua tms.)
–      Tussi / teippiä astioiden merkitsemiseen
–      Materiaalia ruuan käsittelyyn, esimerkiksi:
    • Sokeria
    • Suolaa
    • Viinietikkaa tai muuta hapanta liuosta
    • Minigrippussi
    • Muovikelmua astioiden suojaamiseen
    • Vettä
    • Jääkaappi
    • Keittolevy ja kattila / kaasukeitin ja kuumennusta kestävä astia
Miten tehdään:
  1. Jaa raaka-ainenäyte esim. kuuteen koeputkeen / minigrip-pussiin / muuhun astiaan. Numeroi astiat.
  2. Käsittele eri putkissa olevaa ruokaa taulukoissa olevien esimerkkien mukaan. Voit myös itse keksiä omia säilyvyyttä parantavia käsittelytapoja.
  3. Tee arvio siitä, kuinka paljon pieneliöitä kullakin tavalla käsitellyssä näytteessä on seuraavalla oppitunnilla.
  4. Tarkista näytteen tila seuraavalla oppitunnilla ja vertaile tulosta arvoihin. Vertaile myös eri käsittelytapoja keskenään. Mitkä käsittelytavoista ovat järkeviä elintarvikkeen maun kannalta?
Mikä on työn idea:
Pieneliöiden lisääntymistä ruuassa voidaan estää heikentämällä niiden elinolosuhteita esimerkiksi lämpötilaa laskemalla. Myös korkea suola- tai sokeripitoisuus ja happaman säilöntäliuoksen alhainen pH hidastavat lisääntymistä. Useiden pieneliöiden aineenvaihdunta päättyy, kun pH laskee alle neutraalin. Myös hapettomat olosuhteet estävät happea käyttävien mikrobien toimintaa. Monet kaupoissa myytävät lihatuotteet on tämän vuoksi säilötty hapettomiin hiilidioksidikaasua sisältäviin pakkauksiin.
Pieneliöt voidaan myös tappaa elintarvikkeesta ja estää sen jälkeen uusien pieneliöiden pääsy elintarvikkeeseen. Esimerkiksi nestemäisen elintarvikkeen kuumentaminen riittävän korkeaksi tappaa useimmat pieneliöt. Tällöin myös säilöntäastiaa on kuumennettava, jotta myös siinä olevat pieneliöt kuolisivat. Tavallisia kuumennus -menetelmiä ovat pastörointi ja iskukuumennus. Pastöroinnissa neste kuumennetaan 30 minuutin ajaksi vähintään lämpötilaan 62˚C ja iskukuumennuksessa 10–20 sekunnin ajaksi lämpötilaan 140˚C.
 Esimerkkejä säilöntätavoista:
Lihanäyte
Pieneliöiden määrä
Koeputki
Säilöntä
Säilytyspaikka
Arvio
Tulos
1
–
huoneen lämpötila
2
–
jääkaappi
3
kylläinen suolaliuos
huoneen lämpötila
5
Viinietikka
huoneen lämpötila
6
Minigrippussi, josta ilma on poistettu
huoneen lämpötila
Hedelmä- / vihannesnäyte
Pieneliöiden määrä
Koeputki
Säilöntä
Säilytyspaikka
Arvio
Tulos
1
–
huoneen lämpötila
2
–
jääkaappi
3
kylläiseen sokeriliuos
huoneen lämpötila
5
Väkiviinaetikka
huoneen lämpötila
6
Minigrippussi, josta ilma on poistettu
huoneen lämpötila


Juomanäyte

Pieneliöiden määrä
Koeputki
Säilöntä
Säilytyspaikka
Arvio
Tulos
1
–
huoneen lämpötila
2
–
jääkaappi
3
kylläinen sokeriliuos
huoneen lämpötila
6
Kuumentaminen 100˚:ssa (ks. kuumennusohje)*
huoneen lämpötila
*Kuumennusohje:
Kuumenna neste 10 sekunnin ajaksi kiehuvaksi eli lämpötilaan 100˚C.
Jos kuumennat maitoa, sekoita liuosta jatkuvasti, jottei se palaisi pohjaan. Kuumenna tulitikulla myös säilöntäastian kannen sisäpuoli, jotta siinä olevat mikrobit kuolisivat.

Elämän kehitys maapallolla

|
Havainnollistetaan elämän kehitys maapallolla aikajanalla, joka rakennetaan vessapaperista. Yksi mittayksikkö on vessapaperiarkki ja se vastaa 100 miljoona vuotta. Demoon tarvitaan rulla vessapaperia ja mustekynä, jolla on helppoa kirjoittaa vessapaperille (täytyy kokeilla ennen tuntia).
  1. Maapallon ikä on arviolta n. 4,5 miljardia vuotta: kirjoitetaan ensimmäiselle arkille ”Maapallon synty”.
  2. Ensimmäiset yksisoluiset eliöt ilmestyivät n. 3,5 miljardia vuotta sitten: lasketaan eteenpäin 10 arkkia ja kirjoitetaan 11. arkille ”Ensimmäiset eliöt”
  3. Ensimmäiset monisoluiset eliöt syntyivät n. 1,2 miljardia vuotta sitten: lasketaan eteenpäin 23 arkkia ja kirjoitetaan 34. arkille ”Monisoluiset eliöt”
  4. Alkeelliset kalat ilmestyivät 480 miljoona vuotta sitten: lasketaan eteenpäin 7 arkkia ja kirjoitetaan 41. arkille ”Kalat”
  5. Ensimmäiset maakasvit ilmestyivät 400 miljoona vuotta sitten: lasketaan yksi arkki eteenpäin ja kirjoitetaan 42. arkille ”Maakasvit”
  6. Sammakkoeläimet ja liskot syntyivät n. 350 miljoona vuotta sitten:  kirjoitetaan 42. arkille myös ”Sammakkoeläimet ja liskot”
  7. Linnut ilmestyivät 160 miljoona vuotta sitten: lasketaan kaksi arkkia ja kirjoitetaan 44.arkille ”Linnut”
  8. Nisäkkäät kehittyivät vallitsemaan n. 65 miljoona vuotta sitten: lasketaan yksi arkki eteenpäin ja kirjoitetaan 45. arkille ”Nisäkkäät”
  9. Ihmiset kehittyivät 5 miljoona vuotta sitten: mitataan nisäkkäiden arkin loppuun 1 mm – se on aika, jonka aikana ihmiset ovat olleet olemassa.
Levitetään malli lattialle ja ihmetellään elämän kehittymistä ja varsinkin sitä lyhyttä aikaa, jolloin ihminen on maapallolla asustanut.

Pieneliöt: Viilin ja jogurtin valmistus

|

Mitä tarvitaan:

– Pieniä kuppeja (esim. pestyjä viilipurkkeja)
– Maitoa (mahdollisimman rasvaista). Homogenoimaton maito (esim. luomumaito) antaa parhaan tuloksen
– Viiliä tai jogurttia (mahdollisimman rasvaista)
– Teelusikka
– Kelmua tms. kanneksi
– (Liesi/keittolevy ja kattila maidon lämmittämistä varten)

Miten tehdään:

1. Kaada kuppiin n. 1 dl maitoa.
2. Sekoita maidon joukkoon n. 1 tl viiliä tai jogurttia. Sekoita viili tai jogurtti ennen lisäämistä. (Lopputuotteen säilymistä voi parantaa lämmittämällä maito lähelle sen kiehumispistettä ennen viilin tai jogurtin lisäämistä)
3. Suojaa kuppi pölyltä esim. kelmulla. Laita kuppi lämpimään paikkaan noin vuorokaudeksi ja siirrä sen jälkeen jääkaappiin. Viili ja jogurtti säilyvät syömäkelpoisina jääkaapissa noin 5 vuorokautta.
4. Tutki seuraavalla tunnilla valmista viiliä tai jogurttia. Mitä maidolle on tapahtunut? Miltä tuote tuoksuu ja maistuu? Älä kuitenkaan maista tuotetta, jos epäilet se olevan pilaantunutta.

Mikä on tehtävän idea:

Viili ja jogurtti ovat hapanmaitotuotteita. Ne valmistetaan lisäämällä maitohappobakteereja pastöroituun maitoon. Maitohappobakteerit hajottavat maidon sokeria ravinnokseen ja tuottavat samalla maitohappoa. Viilissä on lisäksi villihometta, joka antaa viilin pinnalle nousevalle kermakerrokselle samettisen pinnan. Kermakerroksesta tulee ohuempi, jos valmistuksessa käytetään homogenoitua maitoa.
Maitohappobakteereja elää luonnostaan raakamaidossa, mutta viilin ja jogurtin valmistuksessa käytetään tiettyjä hyväksi havaittuja bakteerikantoja. Kullekin hapanmaitotuotteelle on olemassa omat bakteerikantansa, jotka antavat tuotteelle tyypillisen maun.   
Lisätutkimuksia:
Ota viilistä tai jogurtista pieni näyte hammastikulla ja levitä se ohueksi levyksi mikroskoopin objektilasille. Ota näyte sekä pinnan rasvaisesta kerroksesta että sen alta. Tutki näytettä mikroskoopilla ja piirrä näkemästäsi kuva.
Lähteet:
Tusa Saarikoski. 2004. Mikrobi – Mikrobiologian laborointikirja lukioon. WSOY
Finfood – Suomen Ruokatieto ry: http://www.finfood.fi

Solu: DNA:n eristäminen posken limakalvon soluista

|
Tarvikkeet:
–          2 lasia
–          kahvikuppi
–          teelusikka
–          ruokasuolaa
–          etanolia, sinolia (tai muuta vastaavaa alkoholia) (pidettävä mahdollisimman kylmässä työn ajan)
–          astianpesuainetta
–          koeputki (tai muu putkimainen astia)
–          (tikku, esim. coctail-tikku)
–          (jääastia, työ onnistuu parhaiten, kun työvaiheet suoritetaan jäissä
Tee näin:
  • Sekoita puoli teelusikallista ruokasuolaa puoleen kahvikupilliseen vettä. Lisää loraus astianpesuainetta. Sekoita varovasti.
  • Purskuttele suussasi noin puoli dl vettä minuutin ajan, jotta posken limakalvosta irtoaisi soluja. Valuta vesi suustasi varovasti tyhjään lasiin.
  • Kaada koeputkeen 2 cm verran soluliuosta ja 1 cm verran suola-pesuaine -liuosta. Kääntele putkea varovasti 3-4 kertaa (vältä vaahdon syntymistä).
  • Kaada liuoksen päälle varovasti (esim. reunoja pitkiin) jääkylmää etanolia liuoksen tilavuutta vastaava määrä. Odota minuutin ajan.
  • Alkoholi nousee vettä kevyempänä pinnalle ja DNA:n pitäisi erottua rihmamaisena alkoholikerroksessa. Voit yrittää kieputtaa DNA:ta varovasti tikun ympärille. Huomaa, että ohuempi tai paksumpi hyytelömäinen massa alkoholin ja muun liuoksen rajapinnassa ei ole DNA:ta.
  • Pohdi miksi soluliuokseen lisättiin suolaa ja astianpesuainetta? Miksi lisättiin jääkylmää etanolia?
Tehtävän taustaa:
DNA on rihmamainen molekyyli, joka on pakattu tiiviiksi kromosomeiksi solun tumaan. Perintötekijät eli geenit sijaitsevat DNA:ssa. Tässä työssä DNA tuli ulos soluista, koska astianpesuaineen tensidit rikkovat rasvoista koostuvan solukalvon ja tumakotelon kalvon. Suolan tehtävänä oli sitoa rikkinäisiä solukalvon osia, proteiineja ja hiilihydraatteja, jotka olisivat voineet tarttua DNA:han. Alkoholia lisättiin, koska kevyt DNA-rihma jää siihen kellumaan. Lisäksi DNA liukenee huonosti alkoholiin, jolloin se tulee näkyviin rihmamaisena rakenteena. Alkoholin alhainen lämpötila heikentää liukenemista vielä lisää. Tässä eristetty DNA ei ole puhdasta, vaan se sisältää yhä mm. siihen liittyneitä proteiineja. Jos DNA:ta eristettäisiin jatkotutkimuksia varten, käytettäisiin tarkempia menetelmiä.

DNA:ta voi eristää helposti myös kiivistä, tomaatista, kateenkorvasta tai muista raaka-aineista. Toisten raaka-aineiden soluista DNA saadaan kuitenkin paremmin näkyviin kuin toisten.

Pieneliöt: Hiivan käyminen

|

Mitä tarvitaan:

–      0,5 l:n pulloja (esim. 4 kpl)
–      Leivinhiivaa
–      Sokeria
–      Lämpöhaude: astia ja lämmintä vettä
–      Indikaattoriliuosta (tai pieniä ilmapalloja)
–      Sinitarraa tai muovailuvahaa
–      Pillejä tai muuta putkea (1-2 pilliä / pullo riittää)
–      Pieniä purkkeja (yhtä monta kuin pullojakin)
–      Teelusikka
–      Teippiä
Miten tehdään:
1.       Mittaa 4:een muovipulloon n. 5 g hiivaa ja 1 dl vettä. Lisää pulloihin sokeria 0, 1, 2 ja 4 tl. Merkitse pulloihin niiden sokerimäärät.
2.       Sulje pullojen suut sinitarralla ja yhdistä ne pilleillä ja teipillä astioihin, joissa on saman verran indikaattoriliuosta. Sijoita hiivapullot kädenlämpöiseen lämpöhauteeseen ja seuraa miten nopeasti indikaattorin väri muuttuu kokeen aikana. Merkitse ajat muistiin kunkin pullon kohdalta. Kokeen voi tehdä myös asettamalla ilmapallot pullojen suille. Pallojen pullistuminen vastaa indikaattorin värimuutosta.
3.       Miksi väri muuttui tai pallot pullistuivat?
4.       Mistä johtuivat eri pullojen aikaerot värimuutoksessa tai pallojen pullistumisessa?
Mikä on työn idea?
Hiiva on yksisoluinen sieni, jota käytetään muun muassa taikinan kohottamiseen. Hiiva ottaa taikinasta sokeria ja happea energian tuotantoon. Energiantuotanto tapahtuu joko soluhengityksellä tai hapettomissa oloissa käymisellä. Molemmissa reaktioissa vapautuu hiilidioksidia, joka kohottaa taikinan. Reaktio on nopein lämpimässä ja silloin, kun saatavilla on runsaasti sokeria.  

 

Ihminen: Rastirata lihaksista

|

1. Pään, kaulan ja kasvojen lihakset

Ihmisen kasvoissa on noin 30 eri lihasta, joiden ansiosta ihminen on yksi ilmeikkäimpiä nisäkkäitä. Tämän lisäksi mm. silmissä ja kielessä on useampia lihaksia.

Kokeilkaa onnistutteko:

  • laajentamaan sieraimia
  • laittamaan kielen rullalle
  • liikuttamaan korvianne
  • nostamaan toista kulmakarvaanne
  • vinkkaamaan toista silmää

• Mitä lihaksia missäkin liikkeessä tarvitaan? Minkä lihaksien tunnet toimivan? Mitä lihaksia tarvitset hymyillessä?

• Kääntäkää ja nyökätkää päätänne. Löytyykö kaulan alueelta selkeitä lihaksia tai jänteitä?

 

2. Käden lihakset

Kokeilkaa pareittain kädenvääntöä. Toisen parin vääntäessä kättä, toinen pari voi seurata vieressä mitä havaintoja käden lihaksista ja jänteistä voi tehdä.
• Mitä näette kädessä väännön aikana?

• Mikä lihas on tärkein / mitä muita lihaksia kädenvääntöön tarvitaan?

• Missä lihaksissa kädenvääntö tuntuu?

3. Ryhti

Hypätkää pituutta vauhditta. Tarkkailkaa mitkä lihakset jännittyvät missäkin vaiheessa.

• Mitä lihaksia hypyn eri vaiheissa tarvitset?

Menkää hitaasti kyykkyyn ja nouskaa ylös.

• Miksi alas laskeutuminen tuntuu raskaalta, vaikka siinä ei joudu nostamaan painoa?

Seisokaa ryhdissä. (Vanha kunnon keino varmistaa ryhdin säilyminen on yrittää pitää kirjaa tasapainossa pään päällä.)

• Mitä lihaksia tarvitset ryhdin säilyttämiseen?

• Miten erityisen ryhdikäs asento eroaa normaalisti seisoma-asennostasi?

Kuvat Gray’s Anatomyn 20. painoksesta, jonka tekijänoikeudet ovat jo rauenneet.

selkäkäsipää

Ihminen: Sokea piste

|

Lähde: Lappalainen, A. 2003. Biologianoppiminen 2000-luvulla. Osa 1. Harjoitustöitä. Helsingin yliopiston opettajakoulutuslaitos.

Tarvikkeet:
–          värikynä
–          viivoitin
–          kartonkia
Tee näin:
  • Piirrä paperille kaksi suurta tummaa pistettä (läpimitta 6 cm), joiden välinen etäisyys on 10 cm.
  • Pidä kartonkia käsivarren etäisyydellä kasvoista, sulje oikea silmä ja katso vasemmalla oikeapuolista pistettä.
  • Kuljeta paperia lähemmäksi kasvoja ja katso koko ajan tarkasti oikeanpuolista pistettä (ei saa vilkuilla toista pistettä!).
  • Pysäytä kartonki, kun vasemmanpuolinen piste häviää näkyvistä.
Tuloksia:
Kuvio, jota ei suoraan katsota, häviää kokonaan näkyvistä, kun kartonki on n. 30 cm etäisyydellä kasvoista.
Tehtävän taustaa:

Tehtävässä havainnoidaan näköhermon vaikutusta näkemiseen. Silmämunan takaseinässä on verkkokalvo, jolle silmän linssi suuntaa kohteiden kuvat. Verkkokalvo muodostuu näkösoluista, joiden tehtävänä on välittää tietoja muodostuneista kuvista aivoille. Tietolinkkinä toimii näköhermo, jota pitkin viestit kulkevat. Näköhermon kohdalla ei ole verkkokalvoja, eikä aistisoluja. Kun kuva heijastuu näköhermon kohdalle, tietoja siitä ei voida välittää aivoille. Kyseinen kohta on nimeltään ”sokea piste”. Näköhermo alkaa silmän takareunasta melko läheltä keksikuoppaa. Kun auki olevalla silmällä katsottiin tarkasti vain toista kuviota, sen kuva muodostui juuri verkkokalvon keskikuoppaan.

Kasvit: Siementen tutkiminen

|
Tutkimuksen tarkoituksena on tarkastella erilaisten kasvien siemeniä, joita löytyy esimerkiksi pihalta, niityltä tai pellolta. Siemenien löytyminen riippuu paikasta ja vuodenajasta. Esimerkiksi loppukesällä ja syksyllä siemeniä voi löytyä runsaasti.
Mitä tarvitaan:
–      vanha villasukka, mahdollisimman suuri eikä liian sileäpintainen (tai teippiä)
–      muovipussi (tai paperipussi)
–      suurentava laite (esim. suurennuslasi, luuppi tai mikroskooppi)
–      paperia
–      kynä (tai värikyniä)
–      (pinsetit)
Miten tehdään:
  1. Mene ulos valittuun paikkaan ja laita villasukka kengän päälle. Vaihtoehtoisesti voit kietoa kengän ympärille teippiä liimapuoli ulospäin.
  2. Kävele hetken aikaa valitulla paikalla ja ota sitten sukka/teippi varovasti pois ja laita se pussiin. Jos siemeniä tarttuu huonosti, kannattaa kävellä pieniä matkoja kerrallaan ja karistaa aina kävelyjen jälkeen sukkaan tarttuneet siemenet pussiin.
  3. Palaa sisälle ja laita sukka/teippi valkoisen paperin päälle. Irrota tarttuneet ja pussiin pudonneet siemenet paperin päälle. Tarvittaessa käytä pinsettejä.
  4. Tarkastele siemeniä jollain suurentavalla laitteella. Millaisia siemeniä sukkaan/teippiin tarttui? Miksi ne tarttuivat?
  5. Mistä kasveista ne ovat peräisin ja miten kyseiset kasvit levittävät siemeniä?
  6. Lopuksi voit valita muutaman siemenen ja piirtää ne suurennettuina paperille.
 Mikä on tehtävän idea:
Tehtävän tarkoituksena on havainnollistaa kuinka paljon kasvien siemeniä voi olla pienelläkin alueella. Lisäksi opitaan tunnistamaan eri kasvien siemeniä sekä tarkastelemaan niiden rakennetta. Siemenen rakenne paljastaa usein sen leviämiskeinon. Esimerkiksi takiaisen siemeniä suojaa suuri kotelo, joka on täynnä pieniä joka eläinten turkkiin tarttuvia väkäsiä. Tarttumalla eläinten turkkiin, siemenet leviävät kauas.
Esimerkiksi männyn, kuusen ja koivun siemenet ovat pieniä ja siivekkäitä, josta voidaan päätellä, että ne leviävät tuulen avulla. Vaahteran siemenet ovat suurempia, mutta niilläkin on iso siipi, joka viittaa leviämiseen tuulen avulla. Pihlajan siemenet ovat pieniä, mutta ne ovat piilossa mehukkaiden marjojen sisällä. Marjat ovat useiden eläinten herkkuruokaa ja syömällä ja ulostamalla niitä, eläimet levittävät myös siemeniä.

Kasvit: Lehden pintarakenteen tutkiminen

|

Kasvien pintarakenteiden tutkiminen polymeereillä

Kirkas kynsilakka soveltuu moneen tehtävään: kynsien lakkaamisen ja sukkahousujen korjaamisen lisäksi sen avulla voi tutkia kasvien pintasolukkoa.
Mitä tarvitaan:        
·         mikroskopointivälineet (mikroskooppi, aluslasi, päällyslasi)
·         tuoreita tai kuivia kasvien lehtiä (sileäpintaiset lehdet ovat parhaita)
·         kirkasta kynsilakkaa tai muuta kalvon muodostavaa polymeeriä
·         neula (ja pinsetit)
·         muistiinpanovälineet
Vinkki:
Jos työ tehdään ryhmässä, siitä saa mielenkiintoisemman, jos osallistujat tutkivat eri lajeja. Lopuksi voidaan vertailla eri lajien pintarakennetta ja ilmarakojen kokoa, muotoa ja määrää. Voidaan myös tutkia saman lajin yhtä lehteä ja vertailla ilmarakojen kokoa lehden eri osissa.
Miten tehdään:
1.       Sivele kynsilakkaa pienelle alueelle lehden ala- ja/tai yläpinnalle. Yleensä yksi riittoisahko sivellyskerta riittää. Anna kalvon kuivua.
2.       Irrota koko kalvo tai pieni pala siitä lehden pinnalta neulan (ja pinsettien) avulla. 1 mm2 suuruinen pala voi riittää, sillä tälle alalle mahtuu lukuisia soluja ja ilmarakoja.
3.       Laita kalvon pala aluslasille ja katso ettei se jää ryppyiseksi. Tarvittaessa kalvon saa sileäksi vesipisaran ja päällyslasin avulla.
4.       Tutki kalvoa mikroskoopissa. Minkä muotoisia pintasolut ovat? Löydätkö ilmarakoja?                        
Kasvien pintarakennetta tutkitaan yleisesti kynsilakan kaltaisen polymeerin avulla. Polymeeri muodostaa pinnasta ohuen valoksen, jota on helppo tarkastella mikroskoopilla. Menetelmällä voidaan tutkia jopa ikivanhoja kasvinäytteitä. Hyvässä näytteessä erottuvat selkeästi pintasolujen muodot ja ilmaraot. Ilmarakoja ympäröivät huulisolut, joiden avautumista kasvi säätelee. Ilmarakojen avulla kasvit ottavat ilmasta hiilidioksidia yhteyttämiseen ja poistavat yhteyttämisessä syntynyttä ylimääräistä happea. Ilmarakojen kautta haihtuu myös vesihöyryä. Ilmarakoja on kasvin kaikissa maanpäällisissä osissa, mutta eniten kuitenkin vihreillä lehdillä. Niiden määrä ja sijainti vaihtelee sekä lajien välillä että saman lajin sisällä. Lajin sisäistä vaihtelua aiheuttavat muun muassa kasvupaikan ominaisuudet kuten kosteus, saasteet, ilmapaine ja ilman hiilidioksidipitoisuus. Esimerkiksi mitä enemmän ilmassa on hiilidioksidia, sitä vähemmän ilmarakoja kasvi tarvitsee, koska yhden raon kautta saa silloin enemmän hiilidioksidia.

Pieneliöt: Viilin ja jogurtin mikrobien tutkiminen

|
Tarvikkeet:
–          aluslasi
–          hammastikku tai preparointisilmukka
–          peitinlasi
–          mikroskooppi
–          viiliä
–          jogurttia
–          kynä
Tee näin:Ota hammastikulla tai preparointisilmukalla näyte
a) viilistä
b) jogurtistaLevitä näyte ohueksi kerrokseksi aluslasille ja petiä se peitinlasilla. Tutki näytettä mikroskoopin suurimalla suurennoksella.
Piirrä näkemäsi mikrobit ja vertailee niiden eroja kummassakin näytteessä.
Näytteen voi myös värjätä kuumentamalla objektilasia (ilman peitinlasia) nopeasti liekillä ja värjäämällä näyte metyleenisinisellä (muutama pisara väriainetta näytteeseen, anna värin vaikuttaa hetken ja huuhdo ylimääräinen pois).

Kasvit: Suvuton lisääntyminen

|
Lähde: Lappalainen, A. 2003. Biologianoppiminen 2000-luvulla. Osa 1. Harjoitustöitä. Helsingin yliopiston opettajakoulutuslaitos.
Tarvikkeet:
Tehtävän voi suorittaa kahdella tavalla ja välineet ja materiaalit voi valita niiden mukaan.
  1. tapa: tässä kasvinosat asetetaan juurtumaan veteen ja voidaan siirtää multaan kasvamaan myöhemmin (Jokaiselle oppilaalle/parille voi antaa tutkittavaksi oman kasvin, jolloin voi ottaa selvää, mitkä kasvit lisääntyvät helposti suvuttomasti. Jos on tarkoitus, että juurtunut kasvi voidaan istuttaa omaksi esim. ruukkukasviksi, kannattaa sellaisten tapausten varalle, joilla ei ole ruukkukasvi tutkittavana, asettaa ylimääräisiä oksia juurtumaan.)
–          herukkapensaan oksia, mansikan rönsyjä, pajun oksia, juorun oksia, muita huonekasvien tai luonnonkasvien oksia ja/tai lehtiä ja/tai juuren osia
–          lasipurkkeja tms. astioita esim. jokaiselle oppilaalle/parille oma
  1. tapa: tässä kasvinosat asetetaan juurtumaan suoraan multaan
–          herukkapensaan oksia, mansikan rönsyjä, pajun oksia, juorun oksia, muita huonekasvien tai luonnonkasvien oksia ja/tai lehtiä ja/tai juuren osia
–          ruukkumultaa tai muuta ruukkukasveille sopivaa multaa
–          kukkaruukkuja tms. astioita esim. jokaiselle oppilaalle/parille oma
Tee näin:
  • Kaada astiaan vetää tai täytä se mullalla ja kostuta multa hyvin.
  • Leikkaa puuvartisista oksista latva pois ja leikkaa pitkästä oksasta n. 10 cm pituisia pätkiä. Myös ruohovartiset oksat voit pätkiä 10 cm pituisiksi, ruohovartisessa oksassa voit jättää latvan tallelle. Juurista voit leikata lyhyempiä palasia.
  • Aseta oksan ja juuren palaset – pistokkaat n. 1/3 veteen tai multaan. Vaikka oksassa ei olisikaan enää latvaa, aseta se multaan tai veteen latvapuoli ylöspäin (näet oikean suunnan silmujen asennosta).
  • Vie pistokkaat paikkaan, jossa ei ole suoraa auringonvaloa n. kahdeksi viikoksi. Tarkkaile pistokkaita ja lisää tarvittaessa vettä (mullan on oltava kostea koko ajan).
Tuloksia:
Toisilla kasveilla voi näkyä juuren alkuja jo parin päivän kuluttua, toisilla juurien ilmestyminen voi kestää pidempään, jos ollenkaan. Mullassa olevan kasvin tietää juurtuneeksi, jos sitä ei voi kevyellä otteella irrottaa mullasta ja oksassa näkyy esim. uusia vihreitä lehtiä.
Tehtävän taustaa:

Tehtävän avulla on tarkoitus havainnollistaa sellaisia kasvien leviämis- ja lisääntymiskeinoja, jotka eivät ole yhteydessä siemeniin tai hedelmiin. Sellainen lisääntymis- ja leviämistapa on kasvullinen eli suvuton. Eri kasveilla on eri suvuttoman lisääntymisen tapoja. Maavarsi on erittäin tehokas lisääntymiselin. Esim. juolavehnä tai vuohenputki lisääntyy tehokkaasti maavarren avulla – jopa 1 cm pituinen pala riittää uuden kasvin aluksi. Mansikka tai rönsyleinikki leviää rönsyjen avulla. Perunaa voidaan lisätä mukuloiden avulla ja esim. narsisseja voi lisätä sipulien avulla. Myös pistokkaat ja taivukkaat (oksa taivutetaan maan pinnalle) ovat hyvä tapa lisätä kasveja suvuttomasti. Näin voidaan lisätä esim. marjapensaita. Luonnossa esim. paju ja haapa lisääntyvät herkästi oksien juurruttua maahan. Ihminen käyttää suvutonta lisääntymistä hyväksi, koska se on paljon nopeampi ja tehokkaampi tapa lisätä joitakin kasveja kuin siemenestä kasvattaminen.

Kasvit: Lannoitteen vaikutus herneen

|
Lähde: Biologian oppiminen 2000-luvulla. Osa 1: Harjoitustöitä. Kokeilupainos 3. (Lappalainen. 2003)
Tässä työssä tutkitaan lannoitteen vaikutusta herneen taimen lehtiin ja juuriin. Herneen taimia tutkitaan 2-3 viikon kuluttua kylvöstä. Koe voidaan tehdä joko yksilö-, pari- tai ryhmätyönä. Opettajan on hyvä laittaa kuivatut herneet kosteaan paperikääröön kylvöä edeltävänä päivänä.
Mitä tarvitaan/pari tai ryhmä:
–      viisi purkkia (esim. viilipurkki)
–      kymmenen hernettä
–      lannoittamatonta multaa
–      niukkatyppistä ravintoliuosta
–      5 kpl tarralappuja (viilipurkkeihin, jolloin lyijykynä tarttuu hyvin)
–      kynä
–      sanomalehtiä suojaksi
–      lisäksi tarvitaan 5 kpl pulloja yhteisten ravintoliuosten valmistukseen ja 5 tarralappua pullojen merkitsemiseen
Miten tehdään:
  1. Valmistetaan ravintoliuokset (voi tehdä ryhmätyönä)
                                                               i.      Kantaliuoksen valmistus:
Tee kantaliuosta 1 litra pakkauksen ohjeen mukaan. Kantaliuoksesta valmistetaan seuraavanlaiset laimennetut liuokset.
                                                                                                        I.      Liuos
1)      Ota 500 ml kantaliuosta pulloon.
2)      Kirjoita pulloon: 100 % liuos. Taimi 1
 
                                                                                                      II.      Liuos
1)      Ota 250 ml kantaliuosta pulloon ja lisää 250 ml vesijohtovettä.
2)      Kirjoita pulloon: 50 % liuos. Taimi 2
 
                                                                                                    III.Liuos
1)      Ota 125 ml kantaliuosta ja lisää 375 ml vesijohtovettä.
2)      Kirjoita pulloon: 25 % liuos. Taimi 3
 
 
                                                                                                    IV.Liuos
1)      Ota 6 ml kantaliuosta ja lisää 494 ml vesijohtovettä.
2)      Kirjoita pulloon: 12,5 % liuos. Taimi 4
 
                                                                                                      V.Liuos
1)      Ota 500 ml vesijohtovettä.
2)      2. Kirjoita pulloon: 0 % liuos. Taimi 5
 
  1. Kylvetään jokaiseen purkkiin kaksi hernettä noin 1,5-2 cm syvyyteen.
  2. Merkitään istutuspurkit esim. ”taimi 1”, ”taimi 2”, jne.
  3. Jokaista purkkia kastellaan päivittäin 20 ml:lla sille kuuluvaa ravintoliuosta. Viikonloppuisin ei tarvitse kastella.
  4. 2-3 viikon kuluttua taimet tutkitaan ja kirjataan havainnot lehdistä (esim. väri, koko, määrä) ja juurista (esim. väri, määrä). Oliko eri ravinneliuksilla kastettetujen taimien välillä eroja? Millaisia ja miksi?

Ihminen: Voiko kosketusaistiin luottaa?

|
Lähde: Lappalainen, A. 2003. Biologianoppiminen 2000-luvulla. Osa 1. Harjoitustöitä. Helsingin yliopiston opettajakoulutuslaitos.
Tarvikkeet:
–          kaksi hyvin teroitettua kynää ja teippiä
Tee näin:
  • Teippaa kynät yhteen niin, että terät jäävät samalla tasolle.
  • Työskennellään pareittain.
  • Koehenkilö sulkee silmät.
  • Toinen parista koskettaa valmistetulla laitteella koehenkilön peukalon ihoa. Varmistetaan, että molemmat kärjet osuvat ihoon yhtä aikaa.
  • Kysytään, montako kosketusta koehenkilö tuntee.
  • Suoritetaan koe koskettamalla koehenkilön käsivarren ihoa.
  • Seuraavaksi kosketetaan kämmenselkää.
  • Mitä havaintoja koehenkilö tekee?
  • Vaihdetaan tehtävää.
Tuloksia:
Joissakin kohti ihoa koehenkilö saattaa tuntea kärkien kosketuksen vain yhtenä kosketuksena.
Tehtävän taustaa:

Tehtävässä tehdään päätelmiä ihon eri alueiden kosketusherkkyydestä. Jos vain toinen kynän kärki osuu kosketuspisteeseen, toisen kärjen kosketusta ei tunnu. Näin voi tapahtua etenkin ihon sellaisissa osissa, missä kosketuspisteitä on harvassa. Kosketusaisti myös turtuu nopeasti, joten emme koko ajan huomaa esimerkiksi vaatteiden kosketusta.

Kasvit: Levät “soppakokkeina”

|
Lähde: Lappalainen, A. 2003. Biologianoppiminen 2000-luvulla. Osa 1 .Harjoitustöitä. Helsingin yliopiston opettajakoulutuslaitos.
Tarvikkeet:
–          lasipurkki
–          luonnonvettä (lammesta, purosta, järvestä tm.)
–          vesikasvi (akvaariokaupasta tai luonnosta)
Tee näin:
  • Kaada vesi purkkiin.
  • Aseta kasvi purkkiin ja purkki aurinkoiseen paikkaan.
  • Seuraa purkissa tapahtuvaa 1-2 viikon ajan.
Tuloksia:
Purkin pinnoille ja veteen voi ilmestyä vihertävä kerros. Kyseessä ovat yksisoluiset levät, jotka yhteyttävät. Tee vihreästä massasta preparaatti ja tutki sitä mikroskoopissa.
Tehtävän taustaa:
Tehtävän avulla voidaan miettiä käsitteitä levä, solu, tuottaja, fotosynteesi, lehtivihreä tai leväkukinta. Leväkukinnassa on nimenomaan kyse yksisoluisten eliöiden massaesiintymisestä. Kaikki levät ovat tuottajia eli tuottavat itse oman ravintonsa vedestä ja hiilidioksidista auringonvaloa hyväksi käyttäen. Yhteyttäminen tapahtuu lehtivihreässä. Jotta levä pystyy kasvamaan ja tuottamaan se tarvitsee kaikkia edellä mainittuja osapuolia ja lisäksi ravinteita (typpeä, fosforia ja kaliumia sekä muita ravinteita pienimmissä määrissä). Purkkiin yksisoluisia leviä tuli joko veden tai kasvin mukana. Lämpimässä ja aurinkoisessa paikassa yksittäiset solut ovat jakautuneet ja levämassa näkyy vihreänä kerroksena.

Kasvit: Versokasvin kasvatuskilpa

|
Lähde: Lappalainen, A. 2003. Biologianoppiminen 2000-luvulla. Osa 1. Harjoitustöitä. Helsingin yliopiston opettajakoulutuslaitos.
Tarvikkeet:
–          herneitä
–          kasvatusastia (viilipurkki, katkaistu maitotölkki, kukkaruukku tms.)
–          kasvuturvetta tai multaa
–          muistiinpanovälineitä
–          viivoitin
Tee näin:
  • Jokainen lapsi saa mahdollisuuksien mukaan samanlaisen astian, saman verran multaa ja kolme siementä.
  • Kasvatuskilpailu alkaa täyttämällä astian mullalla, kostuttamalla sen ja kylvämällä siemenet. Kilpa kestää kaksi viikkoa. Viljelmän saa viedä myös kotiin hoidettavaksi.
  • Sen jälkeen laaditaan vihkoon kasvatussuunnitelma. Se voi sisältää esim. seuraavia seikkoja: Kuinka paljon ja kuinka usein viljelmää kastellaan, mikä on sopivin kasvupaikka, miten paljon tarvitaan valoa tai lämpöä jne.
  • Viljelmän hoidosta pidetään päiväkirjaa ja kasvin pituus mitataan joka päivä. Tulokset kirjataan taulukkoon. Lopuksi taulukon tuloksista piirretään diagrammi, johon vaakatason tulevat mittauksen päivämäärät ja pysty akselille kasvien pituus senttimetreissä.
  • Jossain vaiheessa voi olla hyödyllistä tuke kasvi kepeillä (esim. grillitikuilla).
  • Kahden viikon kuluttua kaikki kasvit mitataan vielä kertaalleen ja julistetaan kasvatuskilvan voittaja. Ne joilla kasvi on kasvanut reilusti ja voi hyvin, voivat kertoa muillekin, miten ovat kasvia hoitaneet.
Tuloksia:
kaksiviikkoiset versot ovat n. 10–15 cm pituisia. lehtiä on n. 3-10 kpl. Herneen kasvin mittauksissa voikin tulla eteen pulmakohtia, kun täytyy sopia lasketaanko kärhet versoksi ja ovatko varrella olevat korvakkeet lehtiä. Vähäisessä valossa olleet kasvit voivat olla pidempiä, mutta ne ovat kalpeampia ja niissä on vähemmän lehtiä. Kannattaa miettiä siis etukäteen, mitkä ovat voittajakasvin kriteerit. Mikäli kaikki kolme siementä ovat lähteneet hyvin kasvamaan ja kasvut ovat elinvoimaisia, voi yhden herneen poistaa, jotta kahdelle muulle jää enemmän ravinteita ja kasvutilaa.
Tehtävän taustaa:
Tehtävässä kasvatetaan mahdollisimman elinvoimainen herneen taimi. Työhön voidaan liittää muitakin tavoitteita, esim. oppia viljelytekniikkaa ja käsitettä kasvupaikkatekijä, lehtien rakennetta, mittaamista, havainnointia, taulukointia tai diagrammin tekemistä. Herneen siemenet alkavat itää heti, kun kosteutta ja lämpöä on riittävästi. Siksi on tärkeä, että kasvualusta on riittävän kostea. Opettajan olisikin hyvä tarkistaa kaikki kylvöt, jotta kaikkien siemenet alkavat itää melko samaan aikaan. Siemenen itämisvaiheessa valosta ei ole juurikaan hyötyä, sen sijaan lämpö on tärkeä. Myöhemmässä vaiheessa riittävässä valossa kasvista kasvaa terve ja roteva.

Ihminen: Hajuaisti väsyy

|
Lähde: Lappalainen, A. 2003. Biologianoppiminen 2000-luvulla. Osa 1. Harjoitustöitä. Helsingin yliopiston opettajakoulutuslaitos.
Tarvikkeet:
–          kolme pientä purkkia (esim. kannellinen tiivis ja läpinäkymätön filmipurkki), joissa yhdessä on kanelia (A), toisessa jauhettua kahvia (B) ja kolmannessa kanelin ja kahvin sekoitusta (C). Peitä aineet vielä ilmavalla pumpulilla. Pumpuli pitää aineet turvallisesti purkissa ja haisteleminen on helpompaa. Merkitse purkit esim. maalarinteipin avulla A, B ja C.
Tee näin:
  • Tehtävä tehdään pari- tai ryhmätyönä.
  • Oppilaille ei kerrota mitä purkeissa on.
  • Yksi oppilaista haistelee purkkia A ja toinen purkkia B. Sen jälkeen kumpikin saa haisteltavaksi purkin C.
  • Minkä tuoksun koehenkilöt tuntevat purkissa C?
Tuloksia:
Koehenkilöt vastaavat eri tavalla riippuen siitä, kumpaa tuoksua he ovat haistelleet ensimmäisenä.
Tehtävän taustaa:

Tehtävässä havainnoidaan miten nopeasti ihminen tottuu johonkin hajuun ja että hajua, mihin ei ole tottunut on helppo havaita. Ihmisen tottuminen (turtuminen, väsyminen) johonkin hajuun voi olla jopa vaarallista (esim. pakokaasujen tai liuottimen haju). Monet eläimet taas kuten esim. koirat eivät totu hajuun samalla tavalla.

Ihminen: Tuoksu leviää

|
Lähde: Lappalainen, A. 2003. Biologianoppiminen 2000-luvulla. Osa 1. Harjoitustöitä. Helsingin yliopiston opettajakoulutuslaitos.
Tarvikkeet:
–          jotain vahvasti tuoksuva ainetta (esim. kuumaa kahvia, kosteaa metsäsammalta, hajuvettä tms.) kannellisessa purkissa.
Tee näin:
  • Oppilaat sulkevat silmät ja heitä ohjeistetaan nostamaan käsi heti, kun he haistavat erikoisen/vieraan/uuden hajun.
  • Yksi oppilaista jää tarkkailijaksi ja kirjaa ylös missä järjestyksessä käsiä nousee.
  • Avataan purkki, jotta tuoksu pääsee leviämään.
  • Vaikuttiko henkilön etäisyys purkkiin tuoksun havaitsemiseen?
Tuloksia:
Tuoksun leviäminen tilassa riippuu monesta tekijästä. Yleensä tuoksulähdettä lähempänä oleva henkilö tuntee tuoksun nopeiden. Toisinaan esimerkiksi ilmavirtaukset saattavat ohjata tuoksua vain tietyssä suunnassa.
Tehtävän taustaa:

Tehtävässä havainnoidaan, miten ihminen toimii saadakseen hajuaistilla tietoa ympäristöstä. Nenän yläosan limakalvoissa on hajureseptoreita eli ”hajun vastaanottajasoluja”. Ilmaan sekoittuneen tuoksuvan aineen molekyylit (hajuaineet) ärsyttävät niitä. Tämä tapahtuma on hajuaistimus. Hajuaistimus välittyy aivoihin, jotka tulkitsevat hajun.

Kasvit: Juurilla on päämäärä

|
Lähde: Lappalainen, A. 2003. Biologianoppiminen 2000-luvulla. Osa 1. Harjoitustöitä. Helsingin yliopiston opettajakoulutuslaitos.
Tarvikkeet:
–          pavun siemeniä
–          iso juomalasi tai lasipurkki
–          paperipyyhkeitä
–          sanomalehtiä tai muuta kierrätyspaperia
–          teippiä
–          tussikynä
Tee näin:
  • Taita paperipyyhe ja vuoraa sillä lasin sisäpuoli.
  • Rutista muuta paperia ja täytä lasi sillä niin, että paperipyyhe pysyy tukevasti paikallaan.
  • Sijoita lasin ja paperipyyhkeen väliin tasaisin välein pavun siemen siten, että jokaisen pavun alkio (kuopalla oleva kohta) osoittaa eri suuntiin (ylös, alas, oikealle, vasemmalle).
  • Kostuta paperipyyhe, mutta älä täytä lasia vedellä.
  • Vie purkki lämpimään paikkaan, valo ei ole välttämätön, noin viikoksi.
  • Tarkista papuja päivittäin ja tee havaintoja. Huolehdi, että paperi pysyy kosteana.
Tuloksia:
Huomataan, että siemenen kylvösuunnalla ei ole väliä – siemen alkeisjuuri kasvaa aina alaspäin ja varsi ylöspäin.
Isa Uskin tulokset herneiden kasvatuksesta

Isa Uskin tulokset herneiden kasvatuksesta

Isa Uski kuvasi tuloksiaan seuraavasti: “Jos laboroinnin laittaa käyntiin maanantaina (vie erittäin vähän aikaa ja rahaa), niin perjantaina tulokset ovat selvästi luettavissa. Laitoin ohjeessa mainitun sanomalehtipaperin muovipussin sisään ja taitoin pussin reunan juomalasin reunan yli haihtumissuojaksi, jolloin kasvatusta pystyi seuraamaan useita päiviä ilman tarvetta kastelulle. Kannattaa varata tikkuja tms. herneiden kääntelylle istutusvaiheessa. Istutussuunta olisi syytä merkitä kalvotussilla lasiin johtopäätösten tekoa varten. Otin herneet ulos lasista oheista kuvaa varten, mutta luokassa tarkastelu on syytä tehdä lasin läpi.”

Tehtävän taustaa:
Tehtävässä on tarkoitus selvittää, voiko siemenen kylvää miten päin tahansa. kasveissa on auksiini –nimistä kasvuhormonia, joka reagoi maan vetovoimaan ja aiheuttaa juurien kasvun alaspäin ja varsien kasvun ylöspäin. Epäedulliseen asentoon joutunut siemen kasvattaa kasvinosia hitaammin, koska kasvusuunnan oikaisu vie aikaa.

Ihminen: Missä elintarvikeissa on tärkkelystä?

|
HUOM! Ole varovainen jodin käytössä, jodi värjää sekä ihoa että vaatteita ja irtoa huonosti. Käytä vain laimeata liuosta.
Mitä tarvitaan:
–          jodiliuosta tai jodia sisältävää liuosta esim. Betadine suuvettä
–          pipetti
–          elintarvikkeita (esim. leipää, erilaisia hedelmiä, juustoa, perunaa, ym.)
–          kertakäyttölautasia
Miten tehdään:
  1. Laita pieni pala kutakin elintarviketta lautaselle ja tiputa sille 1-2 tippaa jodiliuosta.
  2. Ne elintarvikkeet, joissa on tärkkelystä värjäytyvät riippuen liuoksen vahvuudesta tummansiniseksi tai lilaksi. Muissa liuos pysyy keltaisena tai ruskeana.
Mikä on tehtävän idea:

Hiilihydraatit ovat tärkeä osa ravintoamme ja energian lähde. Tärkkelys on kasvisolujen hiilihydraattien varastomuoto. Esim. peruna tai viljan jyvät ovat melkein kokonaan tärkkelystä.

Kasvit: Putkiloiden havainnollistaminen 1

|
Lähde: Lappalainen, A. 2003. Biologianoppiminen 2000-luvulla. Osa 1 .Harjoitustöitä. Helsingin yliopiston opettajakoulutuslaitos.
Tarvikkeet:
–          kaksi juomalasi
–          punaista ja sinistä elintarvikeväriä
–          pitkävartinen valkoinen tulppaani tai neilikka (tulokset näkyvät jopa paremmin)
Tee näin:
  • Leikkaa kukan varsi varovasti kahtia varren puoliväliin asti.
  • Täytä lasit vedellä ja tiputa toiseen lasiin sinistä ja toiseen punaista elintarvikeväriä. Veden täytyy olla syvänsinistä ja -punaista.
  • Aseta kukka siten, että varren toinen puolisko on toisessa vesilasissa ja toinen toisessa. Tue kukkaa tarvittaessa, ettei se tipu laseista pois.
  • Kukan annetaan olla vesilaseissa 10–30 tuntia huoneen lämmössä.
Tuloksia:
Kukan valkoisissa terälehdissä näkyy toisessa puolessa sinistä ja toisessa punaista väriä.
Tehtävän taustaa:
Tehtävän avulla voidaan miettiä käsitteitä putkilokasvi, kasviravinne, ravinne, liukeneminen taikka haihtuminen. Tehtävässä osoitetaan, että väri kulkeutuu kasvissa ohuita putkiloita pitkiin ylöspäin. Elintarvike väri liukenee veteen, kuten muutkin kasvin kasvuun tarvittavat ravinteet. Kasvi saa ravinteet ainoastaan liuenneena. Varressa olevat putkilot kuljettavat vettä ja sen mukaan ravinteita kokokasviin. Vesi nousee putkissa kapillaari ilmiön ja haihtumisen ansioista. Aina kun kasvin pinnalta haihtuu vettä pois, sitä imetään taas lisää. Päättyessä putkilot luovuttavat veden ja sen mukaan kulkeneen väriaineen kukan terälehden soluille (myös vihreissä osissa voi huomata värimuutoksia).

Ilmiöt: Öljyonnettomuus

|
Suuri osa maailman öljystä kuljetetaan meri- ja muita vesiteitä pitkin. Kuljetusalusten onnettomuudet eivät ole harvinaisia ja silloin raakaöljyä pääse luontoon. Öljy on vettä kevyempää ja jää siten kellumaan veden pinnalle. Veden pinnalla oleva öljy muodostaa kalvon, joka estää ilman ja valon pääsyä veteen. Sen lisäksi öljy tarttuu eliöihin ja voi aiheuttaa niiden kuoleman. Siksi on tärkeätä, että luontoon joutunut öljy poistetaan sieltä mahdollisimman nopeasti.
Seuraavassa työssä mallinnetaan öljyn pääsemistä luontoon ja sen poistamista sieltä.
Tarvikkeet:
–          ruokaöljyä
–          vettä
–          hiekkaa
–          turvetta
–          mehupillejä
–          styroksipaloja
–          lusikka
–          (muita mahdollisia materiaaleja öljyn keräämiseen)
–          leveähkö astia (esim. suuri muovinen karkkirasia)
–          kertakäyttömuki
Tee näin:
  • Täytä astia puolilleen vedellä. Kaada astiaan kunnon luraus öljyä. Odota, kunnes öljy asettuu veden pinnalle.
  • Kokeile eri välineillä ja materiaaleilla öljyn poistamista veden pinnalta. Kerää öljyä kertakäyttömukiin. Millä tavalla ja millaisia materiaaleja käyttämällä öljyn poistaminen onnistui parhaiten? Mikä oli nopein keino?
  • Tutki internetistä, miten öljyä torjutaan oikeasti luonnossa.

Solu: Tutki entsyymin vaikutusta

|
Tarvikkeet:
–          kennolevy
–          jodilla värjättyä keitettyä tärkkelystä
–          hammastikku
–          pikkulusikka
–          (erilaisia elintarvikkeita ja jodiliuosta)
Tee näin:
Ota pikkulusikalla hieman keitosta kennolevyn kennoon. Sylje keitokseen  ja sekoita sen jälkeen hammastikulla sylkeä keitoksen joukkoon. Huomaatko värimuutoksen alkuperäiseen verrattuna?
Voit tutkia myös tärkkelyksen olemassa oloa eri elintarvikkeissa.
Tehtävän taustaa:
* Tärkkelys
– on polysakkaridi, joka muodostuu yhteyttämisessä syntyvistä glukoosimolekyyleistä. Tärkkelys on tärkeä hiilihydraatti, jota saadaan ruuasta – esimerkiksi perunasta ja viljoista.
– tärkkelys pilkotaan elimistössä entsyymien avulla, se ei imeydy sellaisenaan. Tärkkelyksen pilkkominen alkaa suussa, mutta koska ruoka viipyy suussa lyhyen ajan, suurin osa tärkkelyksestä pilkotaan muualla ruuansulatuskanavassa.
* Entsyymit ovat solujen tuottamia biokatalyyttejä, jotka nopeuttavat eliöissä tapahtuvia kemiallisia reaktioita.

* Amylaasi on lyaasi-entsyymi, joka katkaisee kovalenttisen sidoksen ja liittää katkaistun päähän vesimolekyylin. Amylaasia erittävät sylkirauhaset ja haima.

* Tärkkelyksen osoittaminen:
Jodi ja kaliumjodidi muodostavat liuoksessa ensin polyjodidia, joka tekee voimakkaan värisen kompleksin tärkkelyksen kanssa. Polyjodidi ”sitoutuu” helix-rakenteisen amyloosiketjun sisäosaan, jolloin jodidin vuorovaikutuksessa vesimolekyylien kanssa muodostuu musteensininen väri.