Что могло заставить грибы расти в этом аккуратно сформированном круге? Одна из соседок по номеру
гуляла с собакой, и я спросил ее о странном кольце грибов во дворе — она сказала, что накануне газон был чист, что они выскочили за ночь, и она ничего там не «садила». нарочно. На самом деле она подозревала, что кольцо оставили феи, которые ночью танцевали в ее дворе. Я чуть не рассмеялся, но она настояла и объяснила, что у нее дома висит семейная реликвия, изображающая это явление:

Ты купишься на ее волшебное объяснение? Если нет, то что, по вашему мнению, вызвало появление этих колец грибов?

Объяснение участия науки

Кольца фей образованы некоторыми видами грибов, которые процветают во влажных и дождливых условиях. Тело гриба (называемое мицелием) живет под землей и растет наружу по кругу в поисках все новых и новых питательных веществ. Грибы прорастают с края мицелия, особенно во влажную погоду, и поэтому образуют кольцо. Сам организм на самом деле представляет собой полный круг, что вовсе не является любопытной формой для организма, но он выглядит как кольцо, потому что единственная видимая часть — это периметр, по которому растут грибы над землей.

Кроме того, волшебные кольца, которые формируются под кроной дерева и аккуратно окружают ствол дерева, обычно свидетельствуют о симбиотических отношениях между микоризными грибами, которые сотрудничают с корнями деревьев (мутуализм). Корни деревьев получают фиксированный азот из мицелия грибов, а грибы зависят от корней деревьев в отношении структуры и пространства для роста.

Другие, менее драматичные и более распространенные примеры такого же взаимодействия организма с окружающей средой — круги разноцветной травы на лужайке — сначала темно-зеленой, затем сухой и коричневой. По мере роста грибок разрушает мертвый органический материал под травой, который сначала действует как удобрение и позволяет траве расти более богато, чем остальной газон. Но тогда грибы расходуют весь органический материал на собственный рост, а при его отсутствии трава по периметру мицелия погибает от нехватки питательных веществ.

Дополнительные идеи для использования в классе

— Можно использовать для начала раздела по взаимодействию с экосистемами. После установления контекста и показа фотографий (волшебная часть, очевидно, необязательна!), учащиеся могут нарисовать объяснительные модели того, что, по их мнению, вызывает рост грибов в кольце. Если использовать его в качестве полноценного упражнения по моделированию, как мы делали с разбитым бокалом летом, некоторые обязательные элементы для более поздних итераций модели могут включать:

            1.  Что существует под травой для поддержки роста грибов в этом месте?

            2.   Какую роль играет дождливая погода?

            3.  Как грибы взаимодействуют с деревом (на 2-м фото)?

            4.  (После показа фотографий кругов, не являющихся грибами, возможно, позже в модуле), почему трава сначала становится насыщенно-зеленой, а затем коричневой?

-Позже в модуле по экосистемам вы можете использовать только фотографии деревьев и фотографии травяных колец как способ представить симбиоз. После предоставления некоторой базовой информации о том, что происходит под поверхностью, возможно, даже показывая или рисуя изображение мицелия и корней деревьев, некоторые ключевые вопросы, чтобы вызвать у учащихся мышление и помочь с осмыслением, могут включать:

            1.  Как грибы взаимодействуют с деревом?

            2. Что грибы могут «получить» из корневой системы дерева?

            3.  Что могут «получить» корни деревьев от грибка?

            4. Какие организмы получают пользу от этого взаимодействия?

            5.   Как это взаимодействие соотносится с _______? (Введите другое симбиотическое взаимодействие, но такое, которое является паразитизмом или комменсализмом, например, клещи и олени или ракушки и киты.)   

Загрузите этот ресурс в виде документа Word здесь.

Ноябрьский феномен: любопытная история щенков 90 184

ноябрь Загадочное явление:

Разработано Николь Херардо, ноябрь 2016 г.

Название:   Загадочная история щенков

Концепция:   Наследственность/генетика (доминантные/рецессивные аллели, моногибридное скрещивание, дигибридное скрещивание)

Введение и явление: 

Наши друзья только что приветствовали новый помет щенков лабрадора, похожих на тех, что на фото ниже. Кто не любит смотреть на новых очаровательных щенков? Конечно, мы должны были пойти в гости! Из прошлого опыта, полученного от сестры, которая любила собак всех пород, я знала, что лабрадоры бывают трех окрасов: черного, шоколадного и желтого. Мне было немного любопытно увидеть, что некоторые из щенков, приютившихся рядом с матерью, были другого цвета, чем она. Большинство из них были черными лабрадорами, как мама, но были и желтые. Так какое же логическое объяснение может быть для некоторых щенков, которые совсем не похожи на маму?

Папа, должно быть, был желтым лабрадором, верно?

Приходите, чтобы узнать, я был совершенно не прав. Позже я узнал, что папа-пес тоже был черным лабрадором!

Это меня немного озадачило, и мне было очень любопытно узнать больше о том, что скрыто в генах лабрадоров.

Объяснение задействованной науки:

Оказывается, гены, отвечающие за окрас шерсти лабрадоров-ретриверов, дают довольно много возможностей для изучения различных уровней концепций, важных для темы генетики.

На самом базовом уровне можно использовать удивительные пометы щенков лабрадора, чтобы помочь учащимся понять разницу между доминантными и рецессивными генами. Некоторые окрасы шерсти лабрадоров могут быть «замаскированы» в некоторых поколениях, но могут появиться снова в более поздних поколениях. Студенты могут сделать вывод, что желтые, а также шоколадные окрасы шерсти имеют рецессивную природу после изучения нескольких примеров пометов. Но как могут быть два цвета, которые были бы рецессивными?! Объяснение становится довольно интересным, когда вы смотрите на фактические генотипы рассматриваемых лабораторий.

Следующим уровнем будет использование цвета шерсти лабрадора, чтобы помочь учащимся понять возможности потомства в результате моногибридного скрещивания. В случае лабрадоров черный и шоколадный окрасы определяются доминантными и рецессивными аллелями в одном локусе гена. Черный окрас шерсти (В) доминирует над шоколадным (б). Следовательно, щенок будет шоколадным только в том случае, если каждый из родителей внесет в него аллель шоколада (b), дающий щенку генотип «bb». Если один или оба родителя имеют черный аллель (B), щенок будет черного окраса с генотипом «BB» или «Bb». Он будет носителем шоколадного аллеля для будущих поколений, если щенок имеет гетерозиготный генотип «Вb».

Вот только один пример моногибридного скрещивания, показывающий взаимосвязь между черным и шоколадным окрасом лабораторного халата.

Теперь вы все еще можете задаваться вопросом, где желтый цвет пальто играет роль. Объяснение третьего цвета шерсти позволяет еще глубже заглянуть в сложную природу генетики. Ген, который определяет, будет ли щенок лабрадора желтым или нет, на самом деле находится в другом месте (локусе гена), чем ген, который влияет на черный и шоколадный окрасы шерсти. Этот второй локус гена может нести доминантный аллель (Y) или рецессивный аллель (y). Чтобы иметь желтую шерсть, лабрадор должен унаследовать две рецессивные копии желтого аллеля, чтобы иметь гомозиготный генотип «yy». Этот генотип инактивирует гены черного или коричневого цвета, и в результате у щенка появляется желтая шерсть. Однако, если вносится только один рецессивный аллель или нет, как в генотипах «Yy» или «YY», дезактивации не происходит. Полученный щенок останется либо черным, либо шоколадным, в зависимости от аллелей гена черного/шоколадного щенка. Рассмотрение генотипов черных, шоколадных и желтых лабораторий позволяет изучить потомство, полученное в результате дигибридного скрещивания.

Ниже приведен пример дигибридного скрещивания, показывающий, как два черных лабрадора могут производить потомство всех трех окрасов шерсти.

  Дополнительные идеи для использования в классе:

A: Это загадочное явление можно использовать для начала раздела о наследственности/генетике. Показывая фотографию щенячьего помета, на котором присутствует только одна собака-родитель, учащихся можно попросить выдвинуть гипотезы о том, почему щенки выглядят так, а не иначе.

Возможные вопросы после первой картинки

            —  Что вы видите в собаках на картинке?

            —  Каково возможное объяснение ваших наблюдений?

После обмена идеями учащимся может быть предоставлена ​​дополнительная информация о том, что оба родителя являются черными лабрадорами.

Возможные вопросы после получения информации о новом родителе

— Эта новая информация изменила ваше первоначальное мышление? Почему или почему нет?

— Какое новое объяснение может объяснить как собак-родителей, так и щенков, которых вы

   наблюдаете на картинках?

— Можете ли вы вспомнить подобную ситуацию из своей жизни или из жизни близкого вам человека?

   Какое объяснение было в этой ситуации?

Наряду с этими последними вопросами студенческим группам можно было предложить создать объяснительные модели того, как появились щенки, выглядящие по-разному. К концу раздела учащиеся должны иметь возможность включить их в окончательные примеры своих моделей:

            1.  Что можно сказать о собаках? Опишите их отношения.

                (Учащиеся должны уметь определять поколения организмов и фенотипы.)

            2.  Какая информация скрыта внутри собак, что влияет на их внешний вид?

(Учащиеся должны уметь предсказывать возможные генотипы организмов и понимать, что эта информация содержится в генах хромосом организма. )

            3.  Какие взаимодействия происходят с информацией о родителях для производства щенков

                 что наблюдается?

                 (Учащиеся должны уметь описывать взаимодействие между доминирующим и

                  рецессивные аллели и предсказание результатов этих взаимодействий.)

B: Это явление также можно было бы использовать позже в разделе «Наследственность/генетика», чтобы предоставить варианты дифференциации работы учащихся с квадратами Пеннета. Если учащимся нужно больше практики с моногибридными скрещиваниями, они могут поработать над прогнозированием потомства родителей только шоколадных и черных лабрадоров с разными генотипами. Учащиеся также могут решить задачу определения неизвестного родительского генотипа, пытаясь разобраться в методе, известном нам как тестовое скрещивание.

Если учащиеся освоили использование основных квадратов Пеннета, им может быть предложена дополнительная задача прогнозирования дигибридных скрещиваний между родителями черных, шоколадных или желтых лабораторий с различными генотипами. При этом вариантов генотипов достаточно, чтобы ученики могли даже составить свои собственные скрещивания и посмотреть, какое потомство будет предсказано.

Позже в подразделении учащимся также можно было дать задание из реальной жизни, как если бы они были в роли собаковода. Вот пример сценария:

«Вы можете выбрать, какой цвет шерсти, по вашему мнению, лучше всего подходит лабрадорам-ретриверам! После того, как вы выбрали цвет шерсти, который вы предпочитаете, объясните, как в течение как минимум 3 поколений вы можете увеличить количество щенков, рожденных с вашим любимым окрасом шерсти».

Загрузите феноменон этого месяца в виде документа Word здесь.

Октябрьский феномен: что быстрее?

Название:  Что быстрее? Прямые и изогнутые нисходящие пути
Концепция: передача энергии (потенциально сила и движение)

Введение и явление:

Во время недавней семейной прогулки в музее долины Каламазу мы с сыном играли на научном уровне и обнаружили загадочное явление. Два диска размещены на двух отдельных дорожках, одна находится на прямом склоне, а дорожка другого изгибается вверх и вниз до конца. Прямой склон примерно на 6 дюймов короче, чем склон с множеством небольших холмов.

Посмотрите видео на Youtube здесь: https://www.youtube.com/watch?v=Tpkq_GYIxRk  

Диски идентичны и имеют одинаковую начальную высоту. Я предлагаю вам остановить видео на 20-й секунде видео, прежде чем диски будут отпущены. Мне всегда говорили, что кратчайший путь между двумя точками — это прямая линия. Однако это явление, казалось, противоречило этому эмпирическому правилу. Но почему?

Объяснение задействованной науки:

Из выставки музея долины Каламазу…

«Эксперимент показывает, как энергия может быть преобразована из одной формы в другую. Диск на волнистой дорожке преобразует потенциальную энергию в кинетическую с большей скоростью, что позволяет ему достичь конца первым.

Прежде чем диски будут выпущены, они обладают потенциальной энергией. Они могут сидеть неподвижно, но у них есть возможность что-то сделать, например упасть. Как только они начинают катиться по дорожке, их потенциальная энергия преобразуется в кинетическую энергию. Кинетическая энергия – это энергия движения.

На прямом пути преобразование потенциальной энергии в кинетическую происходит с постоянной скоростью.

На волнистой трассе потенциальная энергия быстрее преобразуется в кинетическую при первом крутом спуске. Однако по мере того, как диск поднимается по первому выступу, часть кинетической энергии превращается обратно в потенциальную энергию, замедляя диск. Когда он снова движется вниз, потенциальная энергия преобразуется обратно в кинетическую энергию.

Оба диска начинают гонку с одинаковой потенциальной энергией. Диск на волнистой дорожке быстро ускоряется, быстрее превращая свою потенциальную энергию в кинетическую, что позволяет ему выиграть гонку, даже если его спуск прерывается неровностями, а его путь на 6 дюймов длиннее, чем на прямой дорожке.

Американские горки преобразуют потенциальную энергию в кинетическую энергию, когда они наклоняются, крутятся, катятся и мчатся по ходу движения. А вы знали, что после первого подъема для движения машины по трассе не нужны ни моторы, ни тросы, ни цепи? (Тем не менее, многие американские горки используют цепи для повышения скорости.)»

Другие идеи для использования в классе:

Можно использовать в начале юнита на энергии. Делая паузу в 20 секунд в видео, это может быть возможностью выявить у учащихся идеи и язык, связанный с этим явлением.

При паузе на 20-й секунде видео (возможны вопросы):

-Как вы думаете, что произойдет? Почему?

-Кто согласен с _______ в их предсказании? Почему?

-Какие еще есть идеи о том, что должно произойти?

-Кто думает, что это закончится ничьей? Почему? Почему бы нет?

-Вы когда-нибудь видели это раньше? Где? Как это связано? Влияет ли это на ваш прогноз?

После просмотра всего видео (возможны вопросы)…

-Что случилось? Что вы заметили?

-Сравните то, что получилось, с вашими первоначальными идеями. Как бы вы пересмотрели свои первоначальные идеи?

-Если бы пути были намного длиннее, догнала бы их прямая линия?

-Вы когда-нибудь видели подобную ситуацию раньше? Где? Чем это похоже или отличается от этой ситуации?

Инженерные соединения:

-Как результаты этой ситуации применимы к проектированию дорог по сравнению с американскими горками?

-Чем эта ситуация похожа или отличается от кривой дороги по сравнению с прямой дорогой на ровной поверхности?

-Что такое переключатели? Почему они используются?

Соединение для моделирования:

— Учащиеся также могут нарисовать пояснительные модели перед просмотром видео того, что, по их мнению, должно произойти. Затем они могли пересмотреть свою первоначальную модель ситуации после просмотра остальной части видео. Они также могли бы пересмотреть свою модель этой ситуации позже в разделе, посвященном передаче энергии или силам и движению.

Загрузите этот ресурс в виде документа Word здесь.

Декабрьское явление: Таинственные M&Ms 90 184

Декабрь Загадочное явление: Таинственные M&Ms

Разработано Сарой Лампье, декабрь 2016 г.

Концепция

Свойства/взаимодействия вещества, особенно растворимость и, возможно, плотность

Введение и явление

Я перекусывал M&Ms и случайно уронил несколько штук в свою чашку с водой. Прежде чем я успел их выловить и налить свежей воды, позвонила мама, и я разговаривал с ней по телефону около 25 минут. Когда я вернулся к своей загубленной воде, то был озадачен увиденным. Вместо того, чтобы описывать это, я думаю, было бы веселее показать вам, что я нашел в своей чашке.

Посмотрите следующее видео или сделайте демонстрацию того, что вы видите в видео:  https://www.youtube.com/watch?v=z664hPVeBVA

Показать с отключенным звуком, чтобы не слышать объяснения; лучше всего играть примерно от 25 секунд до 1:30. Видео менее драматично, чем в реальной жизни, но оно быстрее из-за промежутка времени.

То, что вы видите, происходит в два этапа. Во-первых, цвет на внешней стороне M&Ms постепенно сходит с конфет и стекает в воду непосредственно под ними и вокруг них, в основном на дне стаканчика. (Некоторые завораживающие видео этого этапа можно найти здесь:  https://www.youtube.com/watch?v=031Xr1zqbJ0 ) Если вы подождете достаточно долго, вы увидите белую букву М (которая остается и не исчезает). оторваться вместе с цветом) отделить от леденца и всплыть на поверхность воды.

Объяснение участия науки

Краситель на леденцовой оболочке M&Ms растворим в воде. Так как M&Ms находятся в воде, полярные молекулы воды постепенно растворяют полярные молекулы красителя. Вот полезная анимация, демонстрирующая это в действии: https://www.youtube.com/watch?v=umJmRaG6v80 (смотрите с 1:26 до 1:50). Этот краситель также более плотный, чем вода, поэтому он остается на дне чашки, а не смешивается свободно вокруг чашки или всплывает наверх. Напротив, M на самом деле сделан из съедобной бумаги, которая не растворяется в воде, поэтому она не растворяется в воде. Но как только вся краска (которая, по сути, действует как клей для прилипания М к конфете) растворяется, М отделяется от конфеты и всплывает на поверхность воды. Он плавает, потому что съедобная бумага менее плотная, чем вода.

Дополнительные идеи для использования в классе

Это загадочное явление можно использовать на уроке физики, посвященном материи и взаимодействиям (или свойствам материи). Некоторые физические свойства легко доступны для студентов, такие как цвет, состояние, текстура и запах, и, следовательно, представляют собой хорошее место для начала изучения взаимодействий единиц материи. Но другие, такие как растворимость, полярность и плотность, менее очевидны и требуют некоторых манипуляций или тщательных измерений, чтобы «увидеть». Наблюдение за тем, как краситель M&M растворяется в воде, а затем белый M всплывает наверх, может стать отличной отправной точкой для более сложного уровня физических свойств, прежде чем перейти к химическим свойствам и изменениям. После показа видео или предоставления парам или группам возможности самостоятельно разместить M&Ms в воде и внимательно понаблюдать за ними, некоторые вопросы для обсуждения могут включать:

1. Как молекулы красителя взаимодействуют с молекулами воды, когда краска переходит с леденца в воду? (Рисование может быть полезным способом вызвать мысли об этом.)
2. Почему на конфетах сначала остается белая буква М, а не яркие цвета? Когда он в конце концов отрывается, почему он всплывает наверх, а не опускается на дно?
3. Чем вещество, из которого состоит краситель, может отличаться от вещества, из которого состоит М? Чем эти два вещества могут быть похожи на воду или отличаться от нее?

Активное обсуждение в классе может вызвать у учащихся размышления о том, что могло бы объяснить явления, которые мы наблюдали, а затем учитель может перейти к осмыслению, введя термины растворимость, полярность и плотность как свойства материи, которые точно называют то, что уже было описано в ходе обсуждения.