Borówka amerykańska

Poprawna odpowiedź

D

Wymaganie ogólne

Wymaganie szczegółowe

Komentarz

Prezentowane zadanie można wykorzystać jako wprowadzenie na lekcję związaną z badaniem kwasowości gleby. Jego niewątpliwą zaletą jest bogactwo celów i treści kształcenia, które obejmuje swoim zakresem – są to cele związane z pozyskiwaniem, przetwarzaniem i tworzeniem informacji, projektowaniem i przeprowadzaniem doświadczeń na przykładzie badania kwasowości gleby. Zalecane jest omówienie tego zadania z uczniami na lekcji ze względu na poruszane w nim kwestie doboru właściwej metody pomiarowej i dokładności wyników pomiaru.

Analiza wstępu do zadania powinna się zacząć od krytycznej analizy informacji znalezionych przez Karola na forum internetowym, zgodnie z następującym zapisem wymagań ogólnych podstawy programowej dla poziomu podstawowego IV etapu kształcenia: I. Wykorzystanie, przetwarzanie i tworzenie informacji. Uczeń korzysta z chemicznych tekstów źródłowych, pozyskuje, analizuje, ocenia i przetwarza informacje pochodzące z różnych źródeł, ze szczególnym uwzględnieniem mediów i Internetu. Uczniowie mają rozwiązać następujący problem – czy badana gleba spełnia wymagania borówki amerykańskiej dotyczące pH. Uczniowie (być może z pomocą nauczyciela) powinni zauważyć, że wypowiedzi Inki67 i gemciu83 wzajemnie się nie wykluczają, jednak jedynym źródłem informacji o pH optymalnym dla uprawy borówki amerykańskiej jest wypowiedź Inki67. Gemciu83 napisał tylko, że gleba ma być kwaśna. Poprawne rozwiązanie zadania zależy m.in. od tego, którą wypowiedź uczniowie wezmą pod uwagę. Samo stwierdzenie, że gleba ma być kwaśna (pH<7) nie wystarczy, ponieważ istnieje pewien zakres pH, przy którym dany gatunek roślin rozwija się najlepiej. Nauczyciel może zasugerować uczniom, że informacja podana przez Inkę67 wymaga dodatkowej weryfikacji, z innego, bardziej wiarygodnego źródła i zapytać, w jaki sposób można potwierdzić prawdziwość tych informacji.    

Uczniowie powinni dowiedzieć się z lekcji, że odczyn gleby jest utożsamiany ze stężeniem jonów wodorowych H⁺ (oksoniowych H₃O⁺) w roztworach glebowych. Kwasowość gleb jest to taki odczyn ich roztworów, przy którym stężenie jonów wodorowych H⁺ jest wyższe od stężenia jonów wodorotlenowych OH^-. Ze względu na odczyn, gleby można podzielić na: kwaśne, obojętne i zasadowe. Odczyn roztworu glebowego zależy od wielu czynników, m.in. od występujących w glebie soli, kwasów, minerałów ilastych, koloidów oraz działalności życiowej organizmów żywych. Wartość pH gleby ma kluczowe znaczenie dla wzrostu roślin, rozwoju mikroorganizmów, kierunku i szybkości przebiegu procesów biologicznych i fizykochemicznych oraz ogólnie dla urodzajności gleb.

Przy omawianiu zadania nauczyciel powinien skupić się na rozróżnianiu pojęć „wartość pH” i „odczyn roztworu”, ponieważ jest to umiejętność kluczowa w tym zadaniu. Od nauczyciela zależy także, jak głęboko będzie wchodził w tematykę doboru odpowiedniego narzędzia pomiarowego w badaniu pH gleby oraz rodzaju informacji, jakie można uzyskać za pomocą określonych metod. Na poziomie gimnazjalnym, od uczniów wymaga się, aby potrafili wymienić rodzaje odczynu roztworu i przyczyny odczynu kwasowego, zasadowego i obojętnego, interpretowali wartość pH w ujęciu jakościowym i wykonywali doświadczenie, które pozwoli zbadać pH produktów występujących w życiu codziennym oraz znali zastosowania wskaźników i stosowali je doświadczalnie. Na IV etapie edukacyjnym uczniowie powinni już wiedzieć, że w celu wyznaczenia wartości pH badanej próbki dodaje się do niej wskaźnik i porównuje jej barwę z barwami wzorcowymi, odpowiadającymi określonym wartościom pH. Warto pogłębić tę wiedzę, zwracając uczniom uwagę na fakt, że zakres zmiany barwy danego wskaźnika obejmuje ok. 1-2 jednostek pH, dlatego w pomiarach pH np. za pomocą wskaźnika uniwersalnego/papierka uniwersalnego można uzyskać dokładność co najwyżej 1 jednostki pH. Dokładniejszych pomiarów wartości pH dokonuje się inną metodą – za pomocą urządzeń zwanych pehametrami. Do pomiarów wartości pH gleby często stosowany jest tzw. kwasomierz glebowy, którego dokładność (w zależności od modelu) wynosi do 0,1 jednostki pH. Nauczyciel może poinformować uczniów, że w sklepach ogrodniczych można kupić kwasomierz glebowy z płynem Helliga, którego zakres pH wynosi od 4 do 8, omówić zasadę jego działania, a także ograniczenia w jego zastosowaniu.

Na podstawie powyższych informacji uczniowie powinni się zastanowić jakiej metody należałoby użyć, aby stwierdzić, czy pH badanej gleby jest odpowiednie dla borówki amerykańskiej. Karol użył w swoim badaniu substancji wskaźnikowej. Papierek uniwersalny zmienił zabarwienie z żółtego (pH obojętne) na czerwone (pH kwasowe). Nie podano jakiej dokładnie wartości pH odpowiadała barwa papierka, a więc jedyne, co może wywnioskować uczeń na podstawie tej obserwacji, to że odczyn roztworu glebowego był kwaśny. Kluczowe jest tutaj uświadomienie sobie, co zmierzył Karol – odczyn roztworu. Uczniowie rozwiązujący to zadanie mogą mieć problem ze zrozumieniem, że nie o odczyn roztworu glebowego są pytani w zadaniu, tylko o jego wartość pH. Co więcej, pH gleby optymalne dla borówki amerykańskiej to 3,5-4,5, a więc za pomocą papierka uniwersalnego nie można dokonać pomiaru wartości pH z zadowalającą dokładnością, czyli do 1 miejsca po przecinku. Uczniowie powinni wywnioskować, że Karol nie dokonał pomiaru pH i wybrać odpowiedź D. Do pomiaru pH należało zastosować inną metodę – pehametryczną. Uczniowie mogą rozważyć z pomocą nauczyciela, jakim pehametrem (kwasomierzem) należałoby przeprowadzić pomiar wartości pH, żeby uzyskać wynik z pożądaną dokładnością (czyli w zakresie pH od 3,0 do 5,0, z dokładnością pomiaru równą 0,1-0,5).

Rozwiązanie zadania bez pomocy nauczyciela może być dla uczniów trudne, gdyż jest ono nieco podchwytliwe. Jeśli uczeń, rozwiązujący samodzielnie to zadanie, wybierze odpowiedź A, to znaczy, że nie zrozumiał czego dotyczy pytanie, słabo rozróżnia pojęcia pH i odczyn roztworu albo stwierdził, że informacja o kwaśnym odczynie roztworu gleby wystarczy, by uznać taką glebę za spełniającą wymagania uprawy borówek. Być może część uczniów przeoczy informację o pH gleby optymalnym dla wzrostu borówek bądź uzna ją za nieistotną. Jeśli uczniowie wybiorą odpowiedź B, to będzie znaczyło, że nie tylko pomylili oni odczyn roztworu z wartością pH, ale i zapomnieli, w jakim odczynie papierek uniwersalny przyjmuje barwę czerwoną, przypisując ją odczynowi zasadowemu. Wybór odpowiedzi C będzie świadczył o tym, że uczniowie nie skojarzyli użycia wskaźnika uniwersalnego z badaniem odczynu roztworów.

Kształtowanie umiejętności złożonych, badanych w tym zadaniu, na pewno wymaga wiele pracy z uczniami, dlatego warto je wykorzystać na lekcji wprowadzającej. Nauczyciel, chcąc poszerzyć wiadomości uczniów, może zmodyfikować treść wstępu, zastępując papierek uniwersalny oranżem metylowym (znajomość oranżu metylowego wykracza poza podstawę programową chemii na poziomie podstawowym IV etapu edukacyjnego, ale nauczyciele pracujący w szkole średniej często mają ten wskaźnik na wyposażeniu pracowni).

Słowa kluczowe