Traduït per Aina Pi Roig.
Al muntar un ‘laboratori de motxilla’, podeu allunyar-vos de la taula de laboratori i fer tests pel midó i la glucosa a la natura, a l’aire lliure.
A molts mestres els agrada fer les seves classes en excursions de camp. Llavors, per què confinem les lliçons de química al laboratori o a la classe? Els beneficis de fer classe a l’exterior estan ben documentats (Malone and Waite, 2016; Dillon et al., 2006), inclouen aspectes tant cognitius com d’habilitats. També se sap que per a la majoria d’estudiants, resoldre trencaclosques és més excitant que llegir llibres de text o escoltar lliçons.
Per aquests motius, hem decidit desenvolupar una estratègia basada en la investigació per a les classes de ciències, on els estudiants actuen com a ‘detectius’, primer creant les seves pròpies hipòtesis, a la classe, després recollint informació a l’exterior i aplicant les seves troballes a les hipòtesis.
En aquest article, descrivim una activitat enfocada a mesurar els nivells de glucosa i midó en plantes i fongs. Equipem els estudiants amb una bossa d’investigació que conté tot el que necessiten per al treball de camp químic. Al final de l’activitat, els estudiants tornen a la classe per a discutir els seus resultats.
L’activitat és adequada per a estudiants a partir de 16 anys, degut als coneixements de química involucrats i les fonts d’error que cal tenir en compte. La seqüència completa de l’activitat dura unes 3-4 hores.
Per a examinar la presència de midó, vam usar el test de iode utilitzant la solució de Lugol (iodur de potassi i iode), ja que aquest test simple és adequat per a emportar-se’l fora de la classe, i només requereix una gota per a obtenir un resultat.
Tradicionalment, la reacció de Fehling és utilitzada per a detectar glucosa (o altres sucres reductors). No obstant, com que alguns dels agents químics involucrats són ambientalment tòxics o corrosius, vam volem substituir aquest test.
Enlloc d’aquest test, vam utilitzar tires test de glucosa dissenyades per a realitzar anàlisis d’orina. Aquestes donen un resultat semi-quantitatiu, que resulta un test més informatiu, així com també més segur i convenient per al treball de camp. Vam provar aquestes tiretes de tres productors diferents, i recomanem utilitzar aquelles que mostren concentracions de glucosa fins a un 5% - per exemple, el Keto Diabur Test 500 fet per Roche.
Com que les tires del test estan dissenyades únicament per a l’ús amb orina, hi ha algunes fonts d’error importants que cal tenir en compte quan s’utilitzen aquestes tires en altres contexts, ja que podrien reduir la precisió de la lectura obtinguda. Aquestes inclouen:
En les tires d’anàlisi de glucosa en l’orina comercials, dues reaccions enzimàtiques estan acoblades.
Primer, la glucosa és oxidada en una reacció que produeix gluconolactona (C6H10O6) i peròxid d’hidrogen (H2O2):
C6H12O6 + O2 glucosa oxidasa > C6H10O6 + H2O2
Per a fer la reacció visible, el peròxid d’hidrogen és llavors reduït per un altre enzim (una peroxidasa), i en el procés oxida una substància química anomenada cromogen. El cromogen gradualment canvia el seu color a mesura que és oxidat, de manera que el color final depèn de la quantitat de glucosa present originalment.
Finalment, per a trobar la concentració de glucosa, el color obtingut és comparat amb una fila de blocs de colors és comparada subministrada en l’equip (vegeu figura 1 i figura 2).
Treballant en grups, els estudiants aprenen a utilitzar els tests abans de sortir de la classe. Aquesta activitat inicial dura uns 20-30 minuts. Les bosses d’investigació s’han de preparar prèviament.
Quan es duu a terme el test del midó, els estudiants han de dur guants i ulleres de seguretat, ja que la solució pot produir irritació de la pell i dels ulls.
d’investigació amb els seu
contingut pels tests de
glucosa i midó
Jan Höper
Permeteu uns 20-30 minuts per a aquesta fase de discussió.
Hipòtesis | Raó proposada |
---|---|
Els fruits del bosc tenen una elevada concentració de glucosa (Veritat) | Tenen un gust dolç (Veritat) |
Les fulles verdes contenen glucosa (Veritat) | La glucosa és el producte de fotosíntesi, que es produeix en els cloroplasts (Veritat) |
La resina dels arbres conté glucosa (Fals) | És un producte de rebuig de les plantes (Fals) |
Hi ha molt de midó en les arrels i llavors (Veritat) | Les plantes emmagatzemen energia com a midó (Veritat) |
Suggerim 30-60 minutes per la fase a l’aire lliure de l’activitat; el temps necessari depèn parcialment en les condicions climatològiques. Els estudiants necessiten roba apropiada per estar a l’aire lliure, i endur-se una farmaciola és una precaució sensata.
Abans que comenci el treball de camp, comproveu el lloc on els estudiants duran a terme la investigació, i considereu l’estació de l’any. És segura la localització? Hi ha prou plantes, fruits del bosc i altres materials per a analitzar, i tenen els vostres estudiants permís per agafar-los?
Cada grup d’estudiants necessitarà:
Permeteu almenys 45-60 minuts per a l’anàlisi i discussió en tornar a classe. Al principi, aconselleu els estudiants que no es preocupin si els seus resultats semblen imprecisos, ja que tant important és pensar amb les fonts d’error en les mesures (esmentat a dalt) per tenir en compte els resultats obtinguts,
Ítem | Concentració de glucosa utilitzats les tires del test (%) | Ítem equivalent de la base de dades (USDA)w1 | Valor de la base de dades per a la concentració de glucosa (%, en g/100g) |
---|---|---|---|
Groselles (molt madures) | c. 5 | Groselles, vermelles i blanques crues | 3.2 |
Gerds | c. 2 | Gerds, crus | 1.9 |
Sàlvia de dent de lleó | 0.5–1.0 | Diversos enciams | 0.2–0.9 |
Els exemples d’aquí donen una idea realista dels resultats que podeu esperar: de vegades els valors són gairebé idèntics, i en altres casos hi ha grans diferències.
Tota la classe hauria de discutir els resultats obtinguts per cada grup, les seves conclusions sobre les seves hipòtesis i la comparació amb les bases de dades.
Els temes per a la discussió dels resultats podrien incloure els següents:
Les preguntes relacionades amb la comparació de dades podrien incloure:
Com a projecte de recerca addicional, els estudiants poden continuar la discussió sobre el midó per a investigar més profundament sobre els diferents carbohidrats produïts per plantes.
Hem estès aquest enfocament d’ensenyament a l’exterior a altres temes en química, per exemple: trobar diferents metalls i ions metàl·lics en la proximitat rural o urbana; investigant la química que de les fogueres; estudiant el canvi de fase de l’aigua; i mesurant els nivells de diòxid de carboni. Quines altres oportunitats hi hauria en la vostra localització?
Aquesta unitat d’ensenyament és part d’un projecte anomenat ‘The mobile chemist’ (‘El químic mòbil’), que ha rebut suport financer del Departament d’Educació de la Universitat Àrtica de Noruega. Més informació sobre el projecte es pot obtenir contactant l’autor: jan.hoper@uit.no