Kemiaa, ihmisen biologiaa ja matematiikkaa
Sisällöt ja tavoitteet
Oppimiskokonaisuudessa oppilaat perehtyvät pH-asteikkoon, digitaalisten pH-mittareiden toimintaan, luonnontieteellisen tutkimuksen vaiheisiin, makuaistimusten muodostumiseen, hammasterveyteen ja keskiarvon ja/tai mediaanin määrittämiseen.
Oppimiskokonaisuus on toteutettu Joensuun lähialueen kouluilla useilla eri tavoilla. Alle on kuvaus eräästä toteutustavasta, johon meni noin 3 x 45 minuuttia. Tätä toteutustapaa tukevat materiaalit löytyvät alla olevista linkeistä.
Työohje (pdf-tiedosto) | (docx-tiedosto)
Jos olet kiinnostunut kokeilemaan oppimiskokonaisuutta koulusi oppilaiden kanssa mutta teiltä puuttuu välineitä tai kaipaat vinkkejä, ota yhteyttä Itä-Suomen yliopiston LUMA-keskukseen.
Toimintojen kuvaus
Oppimiskokonaisuus aloitetaan perehtymällä pH-asteikkoon. Kun oppilaat ovat tutustuneet pH-asteikkoon, palautetaan heidän mieleen luonnontieteellisen tutkimuksen vaiheet: tutkittavan ilmiön valitseminen, ennusteen/hypoteesin tekeminen, kokeen suunnittelu, mittausten ja havaintojen tekeminen, tulosten esittäminen ja pohdinta. Työskentely jatkuu näiden vaiheiden mukaisesti.
Tutkittavan ilmiön valitseminen
Oppilaat kirjoittavat pareittain tai pienissä ryhmissä ruoka-aineiden makuja kuvaavia adjektiiveja (muutakin kuin hyvää tai pahaa) paperille. Adjektiivit esitetään koko luokalle, ja opettaja voi todeta, että niiden avulla voidaan kuvata miltä ruoka maistuu. Tämän jälkeen opettaja voi kertoa oppilaille, että seuraavaksi heidän on tarkoitus tutkia voidaanko makuaistia käyttää pH-mittarina.
Tässä yhteydessä opettaja voi korostaa, että jos makuaisti toimii pH-mittarin tavoin, pitäisi sen avulla pystyä järjestämään eri ruoka-aineet kasvavan (tai pienevän) pH-arvon mukaiseen järjestykseen. Jos tämä ei kuitenkaan onnistu, on se osoitus siitä, ettei makuaisti ole luotettava pH-mittari.
Tämän jälkeen oppilaiden työskentely etenee työohjeen mukaisesti. Työohje löytyy sivulta Työohje ja oheismateriaali.
Ennusteen/hypoteesin tekeminen
Ensin oppilaat maistavat vesimelonia ja sitruunaa ja kuvailevat niiden makuja työohjeeseen. Maistelun jälkeen oppilaita pyydetään arvioimaan kummalla ruoka-aineella vaikuttaa olevan pienempi pH-arvo. Arviot vahvistetaan mittaamalla ruoka-aineiden pH-arvot pH-mittarilla, ja mittaustuloksista havaitaan, että sitruunan pH-arvo (= 3,1) on huomattavasti vesimelonia (pH = 6,6) pienempi. Tämän havainnon perusteella tehdään ennakkopäätelmä: mitä kirpeämmältä ruoka-aine maistuu, sitä matalampi sen pH-arvo on. Ennakkopäätelmä pitää sisällään tutkimukselle asetettavan ennusteen/hypoteesin: ruoka-aineen pH voidaan mitata makuaistin avulla.
Ruoka-aineiden maistelu ja pH-mittaukset
Seuraavaksi oppilaat maistelevat tutkittavia ruoka-aineita, kuvailevat niiden makua ja arvioivat ruoka-aineiden pH-arvot makuaistin perusteella ennakkopäätelmää hyödyntäen. Maistelua varten tutkittavista ruoka-aineista kannattaa valmistella makupaloja leikkaamalla niistä pieni viipaleita, joita on helppo maistella lusikan tai hammastikun avulla. Makupalojen lisäksi tutkittavista ruoka-aineista tehdään mittausnäytteitä, joissa ruoka-aine on murskattu mahdollisimman tasalaatuiseksi soseeksi esimerkiksi sauvasekoittimen avulla. Opettaja voi valmistella makupalat ennen oppituntia tai tehdä ne oppilaiden kanssa yhdessä oppitunnilla.
Oppimiskokeilussa käytettiin seuraavia ruoka-aineita: luumu (pH = 3,6), viinirypäle (pH = 3,2), tomaatti (pH = 4,5), kurkku (pH = 5,9) ja Coca-cola (pH = 2,6)
Maistelun jälkeen oppilaat jaetaan yhtä moneen ryhmään kuin tutkittavia ruoka-aineita on. Ryhmille annetaan käyttöön digitaalinen pH-mittari ja yksi tutkittavista ruoka-aineista valmisteltu mittausnäyte, joka on mahdollisimman tasalaatuinen sose.
Seuraavaksi oppilaille opetetaan pH-mittarin käyttö näyttämällä mistä mittari käynnistyy ja miten pH-anturin mittauspää on huuhdeltava vedessä jokaisen mittauskerran jälkeen.
Tämän jälkeen oppilaat suorittavat mittaukset siten, että jokainen oppilasryhmä mittaa kaikkien tutkittavien ruoka-aineiden pH-arvot kiertämällä ruoka-aineen mittapisteeltä toiselle; pH-mittarit eivät kulje oppilaiden mukana vaan yhdellä mittarilla mitataan vain yhden ruoka-aineen pH:ta.
Herkkää digitaalimittaria käytettäessä voi oppilaiden kanssa keskustella mihin tarkkuuteen mittaustulos on järkevä pyöristää, jos esimerkiksi pH-arvon sadasosat vaihtelevat jatkuvasti.
Kun mittaukset on suoritettu, niistä saadut tulokset kerätään taululle alla olevaan taulukkoon.
| Luumu | Viinirypäle | Tomaatti | Kurkku | Coca-cola | |
| Ryhmä 1 | |||||
| Ryhmä 2 | |||||
| Ryhmä 3 | |||||
| Ryhmä 4 | |||||
| Ryhmä 5 | |||||
| Mediaani | |||||
| Keskiarvo |
Mittaustulosten yhteydessä voidaan harjoitella mediaanin ja keskiarvon määrittämistä.
Seuraavaksi ruoka-aineet järjestetään kasvavan pH-arvon mukaiseen järjestykseen mittaustulosten ja makuaistin perusteella. Näitä järjestyksiä vertailemalla päätellään voidaanko makuaistia käyttää luotettavana pH-mittarina. Toisin sanoen arvioidaan työn alussa tehdyn hypoteesin todenperäisyyttä.
Lisätehtävät
Työohjeen toisella sivulla on tehtävä, jossa ruoka-aineiden pH on linkitetty hammasterveyteen. Tehtävässä oppilaat perehtyvät hammasterveyteen Terveyden ja hyvinvoinnin laitoksen julkaiseman nettisivun avulla.