هذا الفصل يكمل التوجّه المنظوماتي للمنظومة البيئية، من جانب انتقالات الموادّ والطاقة، ويشمل تدريس عملية التركيب الضوئي. كما وتُدرِّس فيه طريقة لتمثيل مجمل انتقالات الطاقة والموادّ في المنظومة البيئية (في مستوى الماكرو)، بواسطة الهرم البيئي. لهذا الغرض يجب مراجعة المصطلحات التي تعلّمها الطلاّب في سياق السلاسل الغذائية والشبكة الغذائية، ومن ثمّ الانتقال إلى الحديث عن الهرم، الذي في كلّ طبقة فيه تتواجد جميع المخلوقات التي تتبع لمستوى التغذية هذا، وحجم كلّ طبقة يعبّر عن الكتلة الأحيائية الموجودة فيها.
لتعزيز فهم العلاقة بين الشبكة الغذائية والهرم الغذائي، نوصي بتنفيذ المهمّة 3: من شبكة غذائية إلى هرم غذائي (في هذه الوحدة)، والتمرّس بمهمّات أخرى من المفترض أن يبني فيها الطلاّب هرمًا غذائيًا اعتمادًا على أوصاف الشبكات الغذائية.
في مرحلة لاحقة في التدريس يجب الانتقال إلى عملية التركيب الضوئي. من المهمّ الاستعانة بمعادلة إجمال العملية، التي تشير إلى الموادّ المتفاعلة (الموادّ الأصلية) وإلى النواتج في العملية، وتشدّد على ضرورة الضوء كمصدر للطاقة في العملية. تنفيذ تجربة التركيب الضوئي في نباتات الألوديا، يجسّد العملية والأوكسجين الذي ينطلق فيها. بعد ذلك يجب التطرّق إلى ملاءمة مبنى الورقة لتنفيذ التركيب الضوئي: الثغور وأداؤها الوظيفي- يمكن الاستعانة بالمحاكاة الحاسوبية لمبنى الثغور وأدائها الوظيفي، وكذلك مشاهدتها بالمجهر (خلايا زهرة العنكبوت)؛ تمثيل صعود الماء في نبتة القرنفل يجسّد أنابيب النقل (الخشب) في النبتة؛ مهمّة الحياة في بركة الأسماك تجسّد تأثيرات عملية التركيب الضوئي (وعمليات أخرى) على ما يحدث في البيئة الحياتية.
من هنا من الجدير الانتقال إلى الموضوع الأخير في هذا الفصل: دورة الكربون. هذا الموضوع يربط بين جميع العمليات التي تتغيّر فيها مركَّبات الكربون وتنتقل في المنظومة البيئية: التركيب الضوئي والتنفّس والأكل- الافتراس وتحليل بقايا الموادّ العضوية. يُحبّذ التطرّق إلى كلّ واحدة من العمليات على حدة، خلال إكمال جميع انتقالات الكربون في هذه الدورة.
ب. صعوبات مميّزة
1. يجد الطلاّب صعوبة في فهم الفرق بين المادّة والطاقة، ويتطرّقون إلى الطاقة الضوئية كإحدى الموادّ الخامّ في عملية التركيب الضوئي أو يعتقدون أنّ الضوء يتحوّل إلى مادّة في العملية؛
2. يدّعي بعض الطلاّب أنّ عملية التركيب الضوئي هي عملية تنفّس النباتات أو أنّها عملية "التنفّس العكسي" للنباتات. تنبع هذه البلبلة من حقيقة أنّ نواتج إحدى العمليتين هي الموادّ المتفاعلة في العملية الأخرى؛
3. بالنسبة للصعوبة السابقة، يعتقد الطلاّب أنّ الحيوانات تتنفّس في النهار، بينما النباتات تنفّس في الليل؛
4. يعتقد بعض الطلاّب أحيانًا أنّ النبتة "تتغذّى" من التربة، ولذلك يجدون صعوبة في فهم العلاقة بين التركيب الضوئي والغذاء في النبتة؛
5. يجد الطلاّب صعوبة في فهم تفسير الحقيقة أنّ الهرم الغذائي يأخذ في الصغر كلّما صعدنا في مستوى التغذية. ترتبط هذه الصعوبة بالاعتقاد الخاطئ الذي مفاده أنّه كلّما صعدنا في مرتقى الهرم، فإنّ الحيوانات الممثّلة هناك هي الأقوى أو عددها أكبر أو أنّ الطاقة تُفقَد في الانتقال من مستوى تغذية معيّن إلى مستوى التغذية الذي فوقه.
ج. اقتراحات لمواجهة الصعوبات
1. من المهمّ دائمًا التذكير بالفرق بين المصطلحين: مادّة وطاقة.
بالإضافة إلى ذلك، من المهمّ التشديد على أنّ الطاقة لا "تتكوّن"، وإنّما تتحوّل من شكل إلى آخر، وفي حالة التركيب الضوئي- من طاقة ضوئية إلى طاقة كيميائية. من شأن هذه التشديدات أن تساعد في فهم مصطلح الطاقة، وكذلك في فهم حقيقة أنّه كلّما صعدنا في هرم الكتلة الأحيائية، أخذ الهرم في الصغر. بطريقة مشابهة، يعتقد الطلاّب أحيانًا أنّ الموادّ تُهدَم وتتحلّل، ولا يفهمون أنّ الموادّ تغيّر شكلها؛
2. لشرح أنّه لا توجد علاقة مباشرة بين العمليتين، من المهمّ التحدّث عن أنّ كلتيهما تحدثان في خلية النبتة، لكن في عضيّات مختلفة (التنفّس- في الميتوكندريا، والتركيب الضوئي- في البلاستيدات الخضراء). لذلك يمكنهما الحدوث في نفس الوقت (عند تعرّض النبتة للضوء)؛
3. من الجدير إجراء نقاش يوضّح مصدر الخطأ، يتمّ التشديد فيه على أنّ التنفّس هو أحد المميّزات الحياتية، وأنّ من يتوقّف عن التنفّس يموت خلال فترة قصيرة؛
4. يجب تعليم الطلاّب أنّ تغذية النباتات تشمل عمليتين: (1) إنتاج مادّة عضوية من موادّ غير عضوية، في عملية التركيب الضوئي؛ (2) استيعاب الأملاح المعدنية من التربة، التي تعتبر ضرورية لعمليات لاحقة تحدث في النباتات. في هذه العمليات اللاحقة تنتج في النباتات موادّ عضوية أخرى (كربوهيدرات وزلاليات ودهنيات وڤيتامينات وغيرها). لتعزيز الفهم، من المهمّ ربط العمليات اللاحقة باستيعاب الأملاح المعدنية وبما سبق وتعلّمه الطلاّب عن المركِّبات اللاأحيائية في البيئة، كمزوّدة للاحتياجات المعيشية للنباتات؛
5. من المهمّ التنويه إلى أنّ الطاقة لا "تضيع"، وإنّما لا تنتقل كلّ الطاقة من مستوى إلى آخر في مرتقى الهرم. جزء منها يتنقل في بقايا الغذاء إلى المحلِّلات (ولذلك لا ينتقل في مرتقى الهرم)، وجزء آخر ينطلق إلى البيئة على شكل حرارة (التي تتكوّن في عملية التنفّس). (لا ننسى أنّه أيضًا في عمليات التحليل تنطلق طاقة حرارية).
من الجدير الاستعانة بمحاكاة حاسوبية أو برسم للهرم البيئي، والحديث عن الأسهم التي تخرج من الهرم إلى الخارج، وعن دلالتها.
لتعزيز فهم العلاقة بين الشبكة الغذائية والهرم الغذائي، نوصي بتنفيذ المهمّة 3: من شبكة غذائية إلى هرم غذائي (في هذه الوحدة)، والتمرّس بمهمّات أخرى من المفترض أن يبني فيها الطلاّب هرمًا غذائيًا اعتمادًا على أوصاف الشبكات الغذائية.
في مرحلة لاحقة في التدريس يجب الانتقال إلى عملية التركيب الضوئي. من المهمّ الاستعانة بمعادلة إجمال العملية، التي تشير إلى الموادّ المتفاعلة (الموادّ الأصلية) وإلى النواتج في العملية، وتشدّد على ضرورة الضوء كمصدر للطاقة في العملية. تنفيذ تجربة التركيب الضوئي في نباتات الألوديا، يجسّد العملية والأوكسجين الذي ينطلق فيها. بعد ذلك يجب التطرّق إلى ملاءمة مبنى الورقة لتنفيذ التركيب الضوئي: الثغور وأداؤها الوظيفي- يمكن الاستعانة بالمحاكاة الحاسوبية لمبنى الثغور وأدائها الوظيفي، وكذلك مشاهدتها بالمجهر (خلايا زهرة العنكبوت)؛ تمثيل صعود الماء في نبتة القرنفل يجسّد أنابيب النقل (الخشب) في النبتة؛ مهمّة الحياة في بركة الأسماك تجسّد تأثيرات عملية التركيب الضوئي (وعمليات أخرى) على ما يحدث في البيئة الحياتية.
من هنا من الجدير الانتقال إلى الموضوع الأخير في هذا الفصل: دورة الكربون. هذا الموضوع يربط بين جميع العمليات التي تتغيّر فيها مركَّبات الكربون وتنتقل في المنظومة البيئية: التركيب الضوئي والتنفّس والأكل- الافتراس وتحليل بقايا الموادّ العضوية. يُحبّذ التطرّق إلى كلّ واحدة من العمليات على حدة، خلال إكمال جميع انتقالات الكربون في هذه الدورة.
ب. صعوبات مميّزة
1. يجد الطلاّب صعوبة في فهم الفرق بين المادّة والطاقة، ويتطرّقون إلى الطاقة الضوئية كإحدى الموادّ الخامّ في عملية التركيب الضوئي أو يعتقدون أنّ الضوء يتحوّل إلى مادّة في العملية؛
2. يدّعي بعض الطلاّب أنّ عملية التركيب الضوئي هي عملية تنفّس النباتات أو أنّها عملية "التنفّس العكسي" للنباتات. تنبع هذه البلبلة من حقيقة أنّ نواتج إحدى العمليتين هي الموادّ المتفاعلة في العملية الأخرى؛
3. بالنسبة للصعوبة السابقة، يعتقد الطلاّب أنّ الحيوانات تتنفّس في النهار، بينما النباتات تنفّس في الليل؛
4. يعتقد بعض الطلاّب أحيانًا أنّ النبتة "تتغذّى" من التربة، ولذلك يجدون صعوبة في فهم العلاقة بين التركيب الضوئي والغذاء في النبتة؛
5. يجد الطلاّب صعوبة في فهم تفسير الحقيقة أنّ الهرم الغذائي يأخذ في الصغر كلّما صعدنا في مستوى التغذية. ترتبط هذه الصعوبة بالاعتقاد الخاطئ الذي مفاده أنّه كلّما صعدنا في مرتقى الهرم، فإنّ الحيوانات الممثّلة هناك هي الأقوى أو عددها أكبر أو أنّ الطاقة تُفقَد في الانتقال من مستوى تغذية معيّن إلى مستوى التغذية الذي فوقه.
ج. اقتراحات لمواجهة الصعوبات
1. من المهمّ دائمًا التذكير بالفرق بين المصطلحين: مادّة وطاقة.
بالإضافة إلى ذلك، من المهمّ التشديد على أنّ الطاقة لا "تتكوّن"، وإنّما تتحوّل من شكل إلى آخر، وفي حالة التركيب الضوئي- من طاقة ضوئية إلى طاقة كيميائية. من شأن هذه التشديدات أن تساعد في فهم مصطلح الطاقة، وكذلك في فهم حقيقة أنّه كلّما صعدنا في هرم الكتلة الأحيائية، أخذ الهرم في الصغر. بطريقة مشابهة، يعتقد الطلاّب أحيانًا أنّ الموادّ تُهدَم وتتحلّل، ولا يفهمون أنّ الموادّ تغيّر شكلها؛
2. لشرح أنّه لا توجد علاقة مباشرة بين العمليتين، من المهمّ التحدّث عن أنّ كلتيهما تحدثان في خلية النبتة، لكن في عضيّات مختلفة (التنفّس- في الميتوكندريا، والتركيب الضوئي- في البلاستيدات الخضراء). لذلك يمكنهما الحدوث في نفس الوقت (عند تعرّض النبتة للضوء)؛
3. من الجدير إجراء نقاش يوضّح مصدر الخطأ، يتمّ التشديد فيه على أنّ التنفّس هو أحد المميّزات الحياتية، وأنّ من يتوقّف عن التنفّس يموت خلال فترة قصيرة؛
4. يجب تعليم الطلاّب أنّ تغذية النباتات تشمل عمليتين: (1) إنتاج مادّة عضوية من موادّ غير عضوية، في عملية التركيب الضوئي؛ (2) استيعاب الأملاح المعدنية من التربة، التي تعتبر ضرورية لعمليات لاحقة تحدث في النباتات. في هذه العمليات اللاحقة تنتج في النباتات موادّ عضوية أخرى (كربوهيدرات وزلاليات ودهنيات وڤيتامينات وغيرها). لتعزيز الفهم، من المهمّ ربط العمليات اللاحقة باستيعاب الأملاح المعدنية وبما سبق وتعلّمه الطلاّب عن المركِّبات اللاأحيائية في البيئة، كمزوّدة للاحتياجات المعيشية للنباتات؛
5. من المهمّ التنويه إلى أنّ الطاقة لا "تضيع"، وإنّما لا تنتقل كلّ الطاقة من مستوى إلى آخر في مرتقى الهرم. جزء منها يتنقل في بقايا الغذاء إلى المحلِّلات (ولذلك لا ينتقل في مرتقى الهرم)، وجزء آخر ينطلق إلى البيئة على شكل حرارة (التي تتكوّن في عملية التنفّس). (لا ننسى أنّه أيضًا في عمليات التحليل تنطلق طاقة حرارية).
من الجدير الاستعانة بمحاكاة حاسوبية أو برسم للهرم البيئي، والحديث عن الأسهم التي تخرج من الهرم إلى الخارج، وعن دلالتها.
إرسال تعليق