FEV1 u palaczy

Poprawna odpowiedź

Rozwiązanie: 1. Nie., 2. Nie., 3. Tak.

Wymaganie ogólne

2.1 Znajomość metodyki badań biologicznych. Uczeń planuje, przeprowadza i dokumentuje obserwacje i proste doświadczenia biologiczne.
3.1 Poszukiwanie, wykorzystanie i tworzenie informacji.Uczeń wykorzystuje różnorodne źródła i metody pozyskiwania informacji, w tym technologię informacyjno-komunikacyjną.
3.2 Poszukiwanie, wykorzystanie i tworzenie informacji. Uczeń odczytuje, analizuje, interpretuje i przetwarza informacje tekstowe, graficzne, liczbowe.

Wymaganie szczegółowe

6.4.3. Budowa i funkcjonowanie organizmu człowieka. Układ oddechowy. Uczeń przedstawia czynniki wpływające na prawidłowy stan i funkcjonowanie układu oddechowego (aktywność fizyczna poprawiająca wydolność oddechową, niepalenie papierosów czynnie i biernie).

Komentarz

Zadanie sprawdza umiejętność odczytywania i interpretowania wykresu. We wstępie do zadania przedstawiono wykres opracowany na podstawie wyników prawdziwych badań. Wykres jest dość skomplikowany ze względu na to, że przedstawiono na nim aż trzy krzywe odzwierciedlające zmiany wydolności płuc ludzi w zależności od wieku (pomiędzy 45. a85. rokiem życia). Każda krzywa przedstawia dane dla innej grupy badanych: osób niepalących, byłych palaczy, którzy rzucili palenie oraz osób palących. Krzywa przedstawiająca FEV₁ dla palaczy, którzy rzucili palenie rozpoczyna się w momencie, w którym rzucają palenie, czyli w wieku 45 lat. Dodatkowo na wykresie oznaczono graficznie (szara płaszczyzna odznaczona przerywaną kreską) poziom wydolności płuc, poniżej którego u badanych występowały duszności podczas wykonywania codziennych czynności.

Pierwsza część zadania weryfikuje, czy uczeń rozumie, co przedstawia wykres oraz jakiego rodzaju dane można z niego odczytać. Z przedstawionego wykresu nie można odczytać danych dotyczących średniej długości życia badanych osób. Uczniowie, którzy odpowiadali twierdząco w tym stwierdzeniu, prawdopodobnie sugerowali się punktem przecięcia krzywej FEV₁ palaczy z oznaczeniem poziomu FEV₁, od którego u badanych zaczynały się duszności podczas wykonywania codziennych czynności. Ten punkt przecięcia faktycznie znajduje się na wysokości wieku 70 lat, ale nie oznacza, że w tym wieku palacze umierają. Punkt ten oznacza, że badani ludzie palący zaczynali mieć objawy poważnych duszności w wieku przeciętnie 70 lat. Stwierdzenie poprawnie zinterpretowało 58% uczniów kończących gimnazjum i charakteryzuje się ono wyraźnym różnicowaniem (wykres 1).

Stwierdzenie drugie przysporzyło uczniom zdecydowanie więcej problemów. Z przedstawionych na wykresie danych nie wynika, aby rzucenie palenia prowadziło do zwiększenia FEV₁, a poprawnej odpowiedzi udzieliło zaledwie 40% uczniów (wykres 2). Co więcej, zadanie to charakteryzuje się odwrotnym różnicowaniem – uczniowie słabi radzili sobie z nim lepiej (50% poprawnych odpowiedzi w grupie 1) niż uczniowie najlepsi (33% poprawnych odpowiedzi w grupie 8). Pamiętajmy przy tym, że odsetek poprawnych odpowiedzi w grupie 1 jest zbieżny z losowym wyborem pomiędzy TAK a NIE. Uczniowie najwyraźniej mylą wzrost wskaźnika FEV₁ ze zmniejszeniem spadku tego wskaźnika. Na wykresie krzywa dla badanych, którzy rzucili palenie, tak jak dla wszystkich pozostałych grup badanych,  jest krzywą opadającą, czyli współczynnik FEV₁ zmniejsza się w raz z wiekiem u wszystkich osób. Krzywa dla ludzi, którzy rzucili palenie jest mniej stroma, niż dla palaczy – oznacza to, że spadek wydolności oddechowej następuje wolniej. Nie jest to równoznaczne, ze wzrostem wydolności. Wyniki tej części zadania wskazują na błędne rozumowanie uczniów (ang. misconception). Podobne błędne interpretacje danych często można usłyszeć w mediach, gdy mowa o spadku lub wzroście współczynników monitorowanych w czasie. Na przykład, gdy rejestrowany jest w kraju stały spadek bezrobocia, a w pewnym okresie czasu następuje mniejszy spadek, interpretowane jest to jako wzrost bezrobocia; albo kurs franka, mający stałą tendencję wzrostu, gdy w pewnym okresie czasu notowany jest niższy wzrost, mylnie interpretuje się to jako spadek kursu waluty.

Ostatnie stwierdzenie zadania nie odnosi się do konkretnej grupy badanych i wymaga od ucznia ogólnego określenia przedstawionych na wykresie trendów. Uczeń musi odczytać z kształtu przedstawionych krzywych, że im badani są starsi, tym współczynnik FEV₁ jest niższy. Tę część zadania poprawnie rozwiązało 83% uczniów, dobrze radzili sobie z nim zarówno słabsi, jak i dobrzy uczniowie (wykres 3).

Całość zdania poprawnie rozwiązało jedynie 16% uczniów, w tym zaledwie 30% uczniów z grupy 8 (najlepiej rozwiązujących całość testu; wykres 4). Uczniowie mają trudności z interpretacją danych przedstawionych na wykresie, a podstawową trudność stanowi rozróżnienie między zmniejszeniem tendencji spadkowej a wzrostem wskaźnika. Zadanie, ze względu na skomplikowany wykres, polecane jest do pracy na lekcji. Koniecznie należy omówić z uczniami sposób rozumowania prowadzący do prawidłowej odpowiedzi w punkcie 2 zadania.

Wykres 1. Rozkład częstości odpowiedzi dla punktu pierwszego. Na osi X zaznaczono poziom ucznia (1 – grupa uczniów, którzy uzyskali najniższe wyniki w całym teście, 8 – grupa o najwyższych wynikach), na osi Y zaś – odsetek uczniów z danej grupy, którzy wybrali daną odpowiedź. W legendzie wykresu określono dodatkowo, jaki procent uczniów ze wszystkich grup łącznie zaznaczył poszczególne odpowiedzi. Wartości nie sumują się do 100%, ponieważ pewna część uczniów nie wybrała żadnej odpowiedzi.

Wykres 2. Rozkład częstości odpowiedzi dla punktu drugiego. Oznaczenia takie same, jak na wykresie 1.

Wykres 3. Rozkład częstości odpowiedzi dla punktu trzeciego. Oznaczenia takie same, jak na wykresie 1.

Wykres 4. Odsetek uczniów w poszczególnych grupach, którzy rozwiązali poprawnie całe zadanie. Oznaczenia takie same, jak na wykresie 1.

Słowa kluczowe

Poprawna odpowiedź

1. Prawda., 2. Fałsz.

Wymaganie ogólne

2.2 Znajomość metodyki badań biologicznych. Uczeń określa warunki doświadczenia, rozróżnia próbę kontrolną i badawczą, formułuje wnioski.

Wymaganie szczegółowe

6.4.3. Budowa i funkcjonowanie organizmu człowieka. Układ oddechowy. Uczeń przedstawia czynniki wpływające na prawidłowy stan i funkcjonowanie układu oddechowego (aktywność fizyczna poprawiająca wydolność oddechową, niepalenie papierosów czynnie i biernie).

Komentarz

Zadanie sprawdza, czy uczniowie wiedzą, które dane z wykresu należy porównać, aby odpowiedzieć na konkretne problemy badawcze. Pośrednio sprawdza umiejętność identyfikowania prób badanej i kontrolnej w doświadczeniu w zależności od postawionego problemu badawczego.

Aby prawidłowo rozwiązać pierwszą część zadania, uczeń musi zweryfikować, czy porównanie danych faktycznie będzie prowadzić do rozwiązania problemu badawczego zdefiniowanego jako wpływ palenia papierosów na FEV₁. Dla takiego problemu badawczego dane dla palaczy i dla osób niepalących są właściwymi parametrami do porównania. Przez porównanie tych dwóch zestawów danych można ustalić, czy i jak zmienia się wartość FEV₁ w zależności od czynnika zmienianego w doświadczeniu – palenia/niepalenia papierosów. A zatem stwierdzenie pierwsze jest prawdziwe.

 Stwierdzenie drugie jest nieprawdziwe. Tok rozumowania prowadzący do poprawnego rozwiązania zadania polega na rozpoznaniu problemu badawczego brzmiącego „jaki jest wpływ rzucenia palenia na wartość współczynnika FEV₁?”, czyli inaczej „jak zmienia się współczynnik FEV₁ po rzuceniu palenia?”. Następnie uczeń powinien  zastanowić się, jaki czynnik jest zmieniany w tym badaniu. Czynnikiem tym jest rzucenie palenia, ale aby odnotować zmianę, należy porównywać wyniki tej grupy z wartością FEV₁ dla osób ciągle palących. Aby odpowiedzieć na to pytanie badawcze, należałoby zatem porównywać zmiany wartości wskaźnika dla osób, które rzuciły palenie ze zmianami wskaźnika dla osób palących.

Zadanie jest polecane do pracy na lekcji lub pracy domowej jako ćwiczenie umiejętności związanych z czytaniem wykresów, projektowaniem oraz  analizą doświadczeń i badań naukowych. 

Słowa kluczowe