занятий:

аудитория:

• • умение работать в команде, в общем ритме, эффективно распределять задачи; 
  • умение ориентироваться в информационном пространстве, продуктивно использовать научную литературу для поиска сложных решений;
  • умение ставить вопросы, связанные с кейсом, выбирать наиболее эффективные решения задачи в зависимости от конкретных условий; 
  • наличие критического мышления; 
  • проявление познавательной деятельности, творческой инициативы, самостоятельности; 
  • способность творчески решать поставленную задачу; 
  • готовность и способность к применению теоретических знаний по биологии, экологии, физике для решения задачи; 
• способность правильно организовывать рабочее место и время для достижения поставленных целей.

• правила работы в лаборатории и с биоматериалами;
• оборудование и инструменты биологической лаборатории;
• правила безопасного пользования инструментами и оборудованием;
• основные принципы работы с микроскопом;
• основные принципы работы со спектрофотометром;
• способы питания растения;
• состав почвы и факторы, влияющие на истощение почвы;
• способы определения качества почвы.  

Обучающиеся должны уметь:

• соблюдать технику безопасности в лаборатории и при полевых выходах;
• планировать эксперимент; 
• отбирать образцы почвы для анализа, усреднять пробу;
• определять кислотность почвы;
• складывать фильтр и проводить фильтрование;
• взвешивать образцы;
• определять концентрацию вещества в растворе на основе изменения цветности раствора при помощи спектрофотометра;
• проводить сравнительный анализ полученных данных.

Обучающиеся должны владеть:

• • навыками работы с объектами исследования;
  • навыками работы с микроскопом;
  • навыками работы электронными весами;
• навыками работы со спектрофотометром.

в помощь:

Преподаватель напоминает, что на прошлом занятии ребята изучали способы питания растений и демонстрирует видеоролик «Питание растений» 

Обучающиеся делают вывод о том, что состав почвы очень важен для питания растений.

Для того, чтобы определить, насколько обучающиеся усвоили материал прошлого занятия, преподаватель предлагает им пройти квиз CastleQuiz по разделу «Экология»

https://clevver.me/#/battle?battleId=r1eKLmLBiq&subjectId=11&topicId=126

Постановка проблемы

Преподаватель рассказывает обучающимся о науке урбанистике, изучающей городские экосистемы, затем акцентирует внимание ребят на том, что в городах наблюдается значительное истощение почвы в скверах и на газонах. Это приводит к тому, что трава на них перестаёт расти вообще, или появляются только сорняки, ухудшающие внешний вид. В результате возрастает запылённость, загрязнение воздуха выбросами выхлопных труб транспорта, повышается общий уровень шума. Почему происходит истощение почвы в городах? Можно ли найти простые, дешёвые способы предотвратить истощение почвы в скверах и на газонах?

Обучающиеся формулируют: «Цель нашего кейса – найти простые, экономичные и доступные способы, предотвращающие истощение почвы в городах на газонах и в скверах». 

Если погода плохая, то демонстрируются фотографии, которые преподаватель сделал заранее

Преподаватель предлагает изучить состав почвы с газона, расположенного рядом со зданием Кванториума.   

Для того, чтобы знать, какой слой почвы надо отбирать, преподаватель демонстрирует видеоролик «Описание почвенного профиля» (1 мин)

        Ребята вместе с преподавателем выходят из Кванториума и отбирают пробы из нескольких мест поверхностного слоя почвы с газона. (Оборудование: металлический совок, ёмкость вместимостью 1 л)

Преподаватель демонстрирует, как следует проводить усреднение пробы методом квартования. (Оборудование: клеёнка, широкая линейка на 1 м)

Обучающиеся отбирают себе образцы для исследования. (Оборудование: бюксы, шпатели)

Для проведения сравнительного анализа состава почвы, отобранной с газона, с составом специально подготовленной почвы, обучающиеся отбирают образцы из заранее подготовленного пакета с почвой для выращивания рассады.   

Для того, чтобы на результаты лабораторных исследований на влияла влажность почвы, образцы высушивают в сушильном шкафу 15 минут при температуре 100 град.   

В это время обучающимся демонстрируется учебный видеофильм «Удобрения и почвенное питание растений» (10 мин)

https://www.youtube.com/watch?v=9c7e680mSFc

Если могут быть проблемы с Интернетом, то преподаватель демонстрирует заранее скаченный этот видеофильм.

1. Взвешивание фарфоровой чашечки

2. Отбор точной навески почвы с газона и почвы для рассады

3. Выжигание навески над спиртовкой в вытяжном шкафу

4. Охлаждение фарфоровой чашечки

5. Взвешивание остатка

6. Проведение расчётов с определением процентного содержания органической части в образцах

7. Сравнение полученных данных 

(Оборудование: спиртовки, изопропиловый спирт, электронные весы, фарфоровые чашечки, шпатели, вытяжной шкаф) 

Если отсутствует вытяжной шкаф использовать вентиляцию или открытые окна.

1. Взвешивание стеклянного стаканчика на 100 мл

2. Отбор точной навески почвы с газона и почвы для рассады

3. Добавление пипеткой дистиллированной воды в количестве 50 мл

4. Размешивание стеклянной палочкой 

5. Подготовка бумажного фильтра, размещение его в стеклянной воронке

Подготовленную смесь почвы с водой оставляют до следующего занятия для более полного перехода водорастворимых гуминовых кислот в водный раствор.

http://www.virtulab.net/ 

Ещё можно показать видеоролики

«Опыты с почвой»

«Состав почвы. Все опыты!»

6. Фильтрование

7. Определение концентрации водорастворимых гуминовых кислот  в водном растворе методом  спектрофотометрии. Для этого преподаватель заранее подготавливает градуировочный график, определяя оптическую плотность для растворов с различной концентрацией гуминовых кислот, приготовив опытные образцы из удобрения «Биогумус» 

8. Проведение расчётов с определением процентного содержания водорастворимых гуминовых кислот в образцах

9. Сравнение полученных данных

(Оборудование: электронные весы, стеклянные стаканчики на 100 мл, пипетки на 50 мл, стеклянные палочки, шпатели, фильтровальная бумага, конические воронки, стаканчики для раствора,  дистиллированная вода, кюветы для спектрофотометрии, прибор спектрофотометр) 

Обучающиеся подготавливают на предметном стекле образцы почвы для микроскопического исследования, проводят исследования, фотографируют результаты.

(Оборудование: предметные стёкла, стеклянные палочки, микроскопы) 

Рефлексия. Обсуждение полученных результатов 

Оформление в сравнительную таблицу состав почвы с газона и почвы для рассады из пакета. 

Просмотр видеофильма «Состав почвы — почвенные минералы, гумус, вода, воздух и живые организмы»

https://www.youtube.com/watch?v=fnaSesMI-qA

Поиск ответа на вопросы «Что является причиной истощения почвы на газоне?» и «Как предотвратить выбывание гумуса?»

Просмотр видеоролика «Причины истощения почв»

Обучающиеся приходят к выводу о том, что истощение почвы на газонах происходит потому, что в городах нарушается естественный процесс разложения органической части опавшей листвы и превращения её в биогумус. Истощение вызвано тем,  что осенью регулярно собирают опавшую листву и увозят на свалку  для того, чтобы на тротуарах не скапливались разложившиеся остатки листвы.  

Обучающиеся самостоятельно работают с Интернетом по поиску способов предотвращения истощения почвы 

Обсуждение предлагаемых вариантов: засаживать газоны искусственной травой, вносить удобрения и биогумус и т.д.)   

Обучающиеся делают вывод о том, что  наиболее рациональный и дешёвый  способ сохранить хорошее качество поверхностного слоя почвы на газонах и скверах – это сделать так, чтобы листва не скапливалась на тротуарах. Самый простой способ – устраивать тротуары не ниже уровня газона, как это делается сейчас (опадающая листва скапливается на асфальтовом покрытии газона, там же постоянно стоит вода от атмосферных осадков и всё это разлагается, создавая грязь и жижу), а делать тротуары выше газона, с небольшим выпуклым профилем. Опавшая на газон листва будет сдуваться ветром и смываться дождевыми потоками обратно на газон, возвращаясь таким образом в почвенную экосистему, и разлагаясь в почве будет насыщать её органическими веществами.                 

Кейс решён. Найден наиболее рациональный, дешёвый способ предотвратить истощение почвы в скверах и на газонах в городской среде. 

Существующий профиль улицы:

Предлагаемый профиль улицы:

Внешний вид покрытия:

Обсуждение, насколько интересно было ребятам работать над кейсом, есть ли желание продолжить и расширить работу, превратив в проект?

В случае желания обучающихся работать над проектом предложить им зарегистрироваться как городской научный проект на сайте iNaturalist

https://www.inaturalist.org/observations

Затем создать проектную группу с учётом межквантумного взаимодействия с обучающимися квантума «Промышленный дизайн» и спроектировать профиль дорожек в сквере. При желании можно расширить группу, добавив в неё обучающихся их лаборатории ЭНЕРДЖИ для того, чтобы использовать тротуарную плитку, вырабатывающую энергию при давлении на неё. Эта энергия может аккумулироваться, а в ночное время использоваться для освещения тротуара. А также можно, вместе с обучающимися «Проробоквантума», создать систему автоматического освещения тротуара, которая включается только после того, как датчики зафиксируют давление на тротуарную плитку. 

4 часа

Продемонстрировать 

фильм-лекцию «Экология почв»

    30 мин    

и видеоролик «Состав и свойства почвы»

  12 мин

  5 мин     

Рассказать ребятам, что почва – это тоже целая экосистема, в которой существуют и различные живые организмы. Для этого можно показать видеоролик «Состав почвы — почвенные минералы, гумус, вода, воздух и живые организмы»

https://www.youtube.com/watch?v=fnaSesMI-qA

Можно использовать различные загадки, квесты, игры для повышения интереса, например, quizlet.com  или risovalka 118.php