Διερεύνηση του καρδιακού ρυθμού και της φυσικής κατάστασης των μαθητών Επάγγελμα Αθλητικός Φυσιολόγος 1 ο Πειραματικό Γυμνάσιο Αθηνών Μπάκα Μαριάνθη ΠΕ 04, Βιολόγος Φαλαγκάρας Αριστείδης ΠΕ 03, Μαθηματικός
www.mascil.eu
Ζητήματα μάθησης Σκοπός : Σε πολλά επαγγέλματα οι άνθρωποι χρησιμοποιούν τεχνικές Στατιστικής για να λύσουν προβλήματα της Επιστήμης. Σκοπός της παρακάτω διερεύνησης ήταν οι μαθητές να επεξεργαστούν πρωτογενή δεδομένα παρόμοια με το επάγγελμα του Αθλητικού Φυσιολόγου.
Στόχοι: Ζητήματα μάθησης Οι στόχοι που τέθηκαν κατά τη διαδικασία της διερεύνησης ήταν οι μαθητές: - Να κατανοήσουν τη διαδικασία μεθοδολογίας της επιστημονικής έρευνας. - Να μάθουν να διερευνούν μέσω ερωτήσεων, επίλυσης προβλημάτων και πειραμάτων. - Να κατανοήσουν πώς τα Μαθηματικά και οι Φυσικές Επιστήμες χρησιμοποιούνται στον χώρο εργασίας. - Να συλλέξουν δεδομένα για το σώμα τους και να τα μοιραστούν με τους συμμαθητές τους.
Στόχοι: Ζητήματα μάθησης - Να μάθουν να μετρούν τον καρδιακό ρυθμό τους και να τον συγκρίνουν με εκείνο των συμμαθητών της τάξης τους. - Να συνδέσουν γνώσεις της λειτουργίας της καρδιάς ως αντλίας με την αντίδραση της σε διαφορετικές απαιτήσεις του σώματος. - Να εξερευνήσουν τα διάφορα τμήματα της καρδιάς και την κατεύθυνση που παίρνει το αίμα καθώς ρέει μέσα από την καρδιά, μέσω της ανατομίας της καρδιάς ενός θηλαστικού.
Ζητήματα διδασκαλίας Μαθηματικά - Στατιστική: - Οι μαθητές χρησιμοποίησαν και αξιολόγησαν πρωτογενή δεδομένα μετρήσεων του καρδιακού τους ρυθμού και επιχειρηματολόγησαν για την εγκυρότητα αυτών των μετρήσεων σχετικά με τη φυσική τους κατάσταση. - Διερεύνησαν κατά πόσο τα δεδομένα των μετρήσεων ήταν αρκετά για να εξαχθούν συμπεράσματα ιδιαίτερα όταν το μέγεθος του δείγματος ήταν μικρό καθώς και κατά πόσο ήταν απαραίτητες περισσότερες μετρήσεις. - Συνέλεξαν και ανέλυσαν δεδομένα για τον καρδιακό ρυθμό στα δύο φύλα (αγόρια κορίτσια), το επίπεδο της φυσικής τους κατάστασης, αιτιολόγησαν τις αποφάσεις τους και επιχειρηματολόγησαν για αυτό.
Ζητήματα διδασκαλίας Μαθηματικά - Στατιστική: Α) Διαδικασία Συλλογής Δεδομένων: Οι μετρήσεις δεν είχαν ακρίβεια καθώς ο καρδιακός ρυθμός μετρήθηκε με ψηλάφηση. Οι ακραίες τιμές τέθηκαν υπό αμφισβήτηση. Η ένταση της άσκησης δεν ήταν η ίδια σε όλους τους μαθητές. Β) Περιγραφή Δεδομένων: Οι τιμές των μετρήσεων εισήχθηκαν σε πίνακα τιμών και έγινε γραφική αναπαράσταση στο Excel. Γ) Συμπεράσματα: Ο καρδιακός ρυθμός είναι διαφορετικός στα δυο φύλα. Ο καρδιακός ρυθμός σε ηρεμία και μετά την άσκηση είναι διαφορετικός. Υπήρξε δυσκολία όσο αφορά τη συσχέτιση της φυσικής κατάστασης των μαθητών με το δείκτη Ruffier-Dickson - (I.R.D).
Βιολογία: Ζητήματα διδασκαλίας - Μέτρησαν τον καρδιακό ρυθμό τους και να τον σύγκριναν με το μέσο όρο της τάξης. - Πειραματίστηκαν και είδαν πώς η φυσική άσκηση επηρεάζει τον καρδιακό ρυθμό τους. - Εξερεύνησαν ανατομικά την ανθρώπινη καρδιά με τη μελέτη μιας παρόμοιας δομής - καρδιά θηλαστικού, οι μαθητές παρατήρησαν τους χώρους της καρδιάς τις κοιλίες και τους κόλπους, τις βαλβίδες και τα αγγεία της καρδιάς. - Περιέγραψαν την κυκλοφορία του αίματος μέσα από την καρδιά προς τους πνεύμονες και πίσω στην καρδιά και πάλι έξω προς το υπόλοιπο του σώματος. Η καρδιά ενός θηλαστικού, χρησιμοποιήθηκε επειδή έχει παρόμοια δομή, μέγεθος, και λειτουργία με την ανθρώπινη καρδιά.
Ζητήματα διδασκαλίας Βιολογία: Μέσω αυτής της δραστηριότητας, οι μαθητές είχαν μία μοναδική ευκαιρία, να διερευνήσουν ένα θέμα που αφορά την καρδιά και τον οργανισμό τους. Οι μαθητές ως έφηβοι βρίσκονται σε μια φάση της ζωής τους, όπου τα σώματά τους αλλάζουν ταχύτατα. Εξαιτίας αυτού, ενδιαφέρονται πολύ για το τι κάνει το σώμα τους και γιατί. Τέλος, η δραστηριότητα ήταν ευχάριστη για τους μαθητές, διότι τους έδωσε τη δυνατότητα να μετακινηθούν, να συνεργαστούν και να επικοινωνήσουν ανταλλάσοντας πληροφορίες με τους συμμαθητές τους μέσα στην τάξη.
Οργάνωση διερεύνησης 1η διδακτική ώρα: Θεωρητικό πλαίσιο Τι είναι ο καρδιακός ρυθμός και πως τον μετράμε. - Mέτρηση καρδιακού `ρυθμού Εισαγωγή στο πρόβλημα και το πλάνο εργασίας, δημιουργία ομάδων & κατανομή εργασιών Το επάγγελμα του αθλητικού φυσιολόγου σχετίζεται με ερμηνεία μετρήσεων που αφορούν τη φυσική κατάσταση των ατόμων. Σχηματίστηκαν πέντε ομάδες των τεσσάρων μαθητών και μία ομάδα με 6 μαθητές ώστε να είναι δυνατή η εργασία μέσα στην ομάδα σε ζεύγη. Σύνολο μαθητών 26.
Οργάνωση διερεύνησης 1η διδακτική ώρα: Α) Ενασχόληση των ομάδων με το πρόβλημα. - Έγινε συζήτηση με βάση τις ιδέες των μαθητών για το πώς θα ξεκινήσουν και πώς θα προχωρήσουν στη λύση του προβλήματος. - Σε κάθε ομάδα μέτρησαν δοκιμαστικά ανά δύο τον καρδιακό ρυθμό τους με τη μέθοδο της ψηλάφησης στη βάση του καρπού τους. - Ανεβοκατέβηκαν τη σκάλα του σχολείου δυο φορές, από τον 2 ο όροφο στο ισόγειο και πάλι επάνω στον 2 ο όροφο. - Παρουσίαση στρατηγικών και επιβεβαίωση ότι όλοι οι μαθητές έχουν μια ιδέα για το τι αναμένεται να γίνει. Β) Εργασία των μαθητών στο πρόβλημα, ολοκλήρωση υπολογισμών και προετοιμασία των βασικών σημείων του φύλλου εργασίας. - Φύλλο εργασίας Φυσικής κατάστασης - Καταγραφή των μετρήσεων σε πίνακα Excel και δημιουργία γραφημάτων
Οργάνωση διερεύνησης 2η διδακτική ώρα: Ανατομία καρδιάς θηλαστικού: Πραγματοποιήθηκε στο εργαστήριο Φυσικών Επιστημών του σχολείου 1 ο Φύλλο εργασίας ανατομίας καρδιάς 2 ο Φύλλο εργασίας ανατομίας καρδιάς
Ο χώρος εργασίας Ο χώρος εργασίας - επάγγελμα αθλητικός φυσιολόγος, πλαισίωσε την δραστηριότητα της διερεύνησης στο σημείο που αφορούσε τη συλλογή δεδομένων, τον αριθμό των μετρήσεων και τη χρησιμότητα αυτών των μετρήσεων για τη διεξαγωγή συμπεράσματος ως προς τη φυσική κατάσταση των μαθητών. Ο δείκτης Ruffier-Dickson - (I.R.D) που προτείνεται στο δεύτερο τμήμα της διερεύνησης για τη φυσική κατάσταση, δεν οδήγησε σε συμπεράσματα ως προς αυτό, πιθανόν γιατί αφορά μετρήσεις καρδιακού ρυθμού σε άτομα μεγαλύτερης ηλικίας.
1 η διδακτική ώρα: Κρίσιμο σημείο 1: Οι μαθητές προβληματίστηκαν σχετικά με τα δεδομένα και τα συμπεράσματα της έρευνας. Αμφισβητήθηκε η ακρίβεια των μετρήσεων λόγω της πιθανότητας ύπαρξης σφάλματος στις μετρήσεις που πραγματοποιήθηκαν κατά τη διεξαγωγή του πειράματος. Η εύρεση του καρδιακού ρυθμού μέσω της ψηλάφησης της αρτηρίας στη βάση του αντίχειρα δεν είναι πάντα ακριβής μέθοδος για παιδιά της ηλικίας τους. Αυτό αποτέλεσε αφορμή για μια πολύ ενδιαφέρουσα συζήτηση στην τάξη για θέματα σχετικά με τη μεθοδολογία της έρευνας.
2 η διδακτική ώρα: Κρίσιμο σημείο 2: Κατά την ανατομική εξερεύνηση της καρδιάς θηλαστικού οι περισσότεροι μαθητές ξαφνιάστηκαν με το μέγεθος της καρδιάς. Κατά την ψηλάφηση της οι μαθητές κατανοήσανε ότι η καρδιά αποτελεί τον πιο γυμνασμένο μυ του σώματός μας. Στο εργαστήριο τους εντυπωσίασε η εσωτερική ανατομία με τις κοιλότητες και τις βαλβίδες της καρδιάς. Τέλος, κάποιοι ένιωσαν αποστροφή και ξαφνική αδιαθεσία λόγω της θέας του αίματος.