ბიოტერორი – ახალი საფრთხე
პრობლემური კითხვების გამოყენება ადამიანის ანატომიის სწავლების დროს
|
მოსწავლეთა კვლევის უნარების განვითარება საგაკვეთილო პროექტების საშუალებით
პროექტგაკვეთილი არის სწავლების განსაკუთრებული ფორმა, რომლის დროსაც მასწავლებლები და მოსწავლეები მიმართავენ ერთობლივად ფორმულირებულ თემას/საკითხს, პრობლემას, მის დასამუშავებლად ადგენენ გეგმას, მონაწილეობენ ამ გეგმის შესრულებაში და წარმოადგენენ ერთ საერთო პროდუქტს.
პედაგოგიურ ლიტერატურაში პროექტგაკვეთილის სხვადასხვა სინონიმი გხვდება: პროექტმეთოდი, პროექტზე დაფუძნებული სწავლება, სასწავლო პროექტი და სხვ.
[ https://www.mastsavlebeli.ge/uploads/portfolio/sofiko_lobjanize_2.pdf ]
პედაგოგს პროექტგაკვეთილის გამოყენება შეუძლია ნებისმიერ საგანში, ნებისმიერი თემის ასახსნელად ან შესაჯამებლად.
გთავაზობთ ანატომიისა და ფიზიოლოგიის სწავლების დროს გამოყენებული ერთ-ერთი პროექტგაკვეთილის აღწერას.
პროექტგაკვეთილის თემა: ორგანიზმის ინდივიდუალური განვითარება ანუ ონტოგენეზი
მიზანი: ორგანიზმების ინდივიდუალურ განვითარებაზე ცოდნის (წარმოდგენის) ფორმირება.
ამოცანები:
1. საგანმანათლებლო (სასწავლო)
● ნასწავლი მასალის გამეორება და განმტკიცება;
● ინფორმაციის დამოუკიდებლად მოძიებისა და ანალიზის უნარის განვითარება (თვითსწავლის უნარი);
2. განმავითარებელი
● მოსწავლეთა შემეცნებითი ინტერესის გაღვივება და თვითგანათლების ხელშეწყობა;
● თვითკონტროლის უნარის განვითარება;
● მხედველობითი მეხსიერების, ყურადღების კონცენტრაციის, ლოგიკური მსჯელობისა და წარმოსახვითი უნარების განვითარება.
3. აღმზრდელობითი
● საკუთარი ორგანიზმის მიმართ დამოკიდებულება;
● ცხოვრების ჯანსაღი წესის პოპულარიზაცია;
● მოსწავლეთა სოციალური უნარების განვითარება (გუნდური მუშაობა).
საჭირო რესურსები და აღჭურვილობა:
● კომპიუტერი, ვიდეოპროექტორი;
● ინფორმაციები (ინტერნეტმისამართები);
● სასწავლო ენციკლოპედიები;
● სასკოლო სახელმძღვანელო და სხვა.
გამოყენებული მეთოდები და ხერხები:
● თხრობა;
● თვალსაჩინოების გამოყენება;
● მოსწავლეთა ინდივიდუალური, წყვილური და ჯგუფური მუშაობა;
● ინფორმაციის მოძიება და დახარისხება;
● სამუშაოს მონახაზის შექმნა;
● პრეზენტაციების მომზადება.
ინფორმაციულ-საკომუნიკაციო ტექნოლოგიების გამოყენების აქტუალობა:
● ისტ-ის გამოყენება ამაღლებს მოსწავლეთა მოტივაციას, სასწავლო მასალის ვიზუალური აღქმის ეფექტურობას; ხელს უწყობს ცოდნის ათვისების პროცესს. ინფორმაციის დამოუკიდებლად მოსაძიებლად პროექტის მონაწილეები იყენებენ სხვადასხვა ინტერნეტრესურსს და საბოლოო პროდუქტის სახით ამზადებენ პრეზენტაციებს.
პროექტის ხანგრძლივობა: მოკლევადიანი (2 აკადემიური საათი)
განმარტებითი ბარათი
პროექტი „ორგანიზმის ინდივიდუალური განვითარება ანუ ონტოგენეზი” წარმოადგენს ლოგიკურ გაგრძელებას თემისა „ორგანიზმთა გამრავლება” და შეიძლება გაკვეთილი ჩატარდეს კვლევითი ფორმით. პროექტის განხორციელებისას გამოიყენება სხვადასხვა პედაგოგიური ტექნოლოგია, რომლებიც მოსწავლეს საშუალებას აძლევს, გამოიყენოს არსებული ცოდნა, შეძენილი უნარები და მოახდინოს მათი დემონსტრირება. მასწავლებელს საშუალება აქვს, გაითვალისწინოს თითოეული მოსწავლის ინდივიდუალობა, მუშაობის ტემპი, ინტერესები, ცოდნის დონე და ა.შ.
პროექტის თემა აქტუალურია, რადგან არა მარტო საშუალებას აძლევს მოსწავლეებს, გაეცნონ ორგანიზმის ინდივიდუალური განვითარების თავისებურებებს, არამედ ცხოვრების ჯანსაღი წესისადმი დადებით დამოკიდებულებასაც უყალიბებს. მოსწავლეებს ეძლევათ საშუალება, გამოიტანონ დასკვნები, რომ აუცილებელია ჯანმრთელობის გაფრთხილება ადრეული ასაკიდანვე არა მარტო საკუთარი თავისთვის, არამედ მომავალი შთამომავლობისთვისაც. გაკვეთილის თემა მჭიდროდ არის დაკავშირებული ეკოლოგიასა და ერის ჯანმრთელობის დაცვასთან.
პრობლემური კითხვები, რომლებზეც მოსწავლეებმა უნდა უპასუხონ:
1. რა ემართება განაყოფიერებულ კვერცხუჯრედს?
2. რატომ არის, რომ ზიგოტა იყოფა მიტოზის გზით და ემბრიონი შედგება დიფერენცირებული უჯრედებისგან?
3. რა ეტაპებად ხდება ორგანიზმის ფორმირება და განვითარება?
4. რა ფაქტორები მოქმედებს ნაყოფის (ჩანასახის) განვითარებაზე?
5. როგორ შევუნარჩუნოთ მომავალ თაობას ჯანმრთელობა?
პროექტის ტექნოლოგიური რუკა
№
პროექტის ეტაპები
მეთოდი
დრო
მასწავლებლის ქმედება
მოსწავლეების ქმედება
მოსამზადებელი ეტაპი
ერთი კვირით ადრე
მოსწავლეებს უცხადებს გაკვეთილის თემას, უხსნის ჩატარების წესს; ამზადებს სხვადასხვა სირთულის დავალების ბარათებს, დასარიგებელ მასალას (თვალსაჩინოებას), ელ. პრეზენტაციას, შეფასების რუბრიკებს
იმეორებენ თემას: „სასქესო გამეტების ჩამოყალიბება და გამრავლება”, მოიძიებენ დამატებით ინფორმაციას, მაგ. ცნობილი მეცნიერების – ემბრიოლოგების შესახებ; ქმნიან თვითშეფასების რუბრიკებს
პროექტის განხორციელება
გაკვეთილის დაწყების წინ
ამზადებს კლასს: დაფაზე ან პოსტერზე წერს გაკვეთილის თემას, მაგიდებზე აწყობს დავალების ბარათებს და შეფასების ფურცლებს; ამოწმებს ტექნიკის გამართულობას
ეხმარებიან მასწავლებელს მასალის დარიგებასა და ტექნიკის მომზადებაში
1
გაკვეთილის საორგანიზაციო ეტაპი
მისალმება, საუბარი
2 წთ.
ქმნის კეთილგანწყობილ გარემოს, აცნობს გაკვეთილის თემას და ძალიან მოკლედ მიმოიხილავს (ახსენებს) განვლილ მასალას
უსმენენ და ემზადებიან ახალი მასალის აღსაქმელად
2
წინარე ცოდნის შემოწმება
ინდივიდუალური მუშაობა დავალების ბარათებზე
3 წთ
ბარათების შემოწმება ხდება გაკვეთილის შემდეგ
ასრულებენ დავალებას
3
მიზნის განსაზღვრა
პრობლემური კითხვების ჩამოყალიბება, გონებრივი იერიში, T-სქემის შევსება
3 წთ
სთავაზობს, განსაზღვრონ გაკვეთილის მიზანი, ჩამოაყალიბონ პრობლემური კითხვები:
მოსწავლეები აყალიბებენ კითხვებს: 1. რა ემართება განაყოფიერებულ კვერცხუჯრედს? 2. რატომ არის, რომ ზიგოტა იყოფა მიტოზის გზით და ემბრიონი შედგება დ იფერენცირებული უჯრედებისგან? 3. რა ეტაპებად ხდება ორგანიზმის ფორმირება და განვითარება? 4. რა ფაქტორები მოქმედებს ნაყოფის (ჩანასახის) განვითარებაზე? 5.როგორია გენეტიკური ინფორმაციის რეალიზების მექანიზმი? – და სხვა.
4
თემაზე დამატებითი ინფორმაცია
მოსწავლეების მიერ მოპოვებული ინფორმაციის წარდგენა
5 წთ
ისმენს და აფასებს მოსწავლეების მიერ მიწოდებულ ინფორმაციას
ისმენენ ინფორმაციას
5
ინფორმაციის მოძიება
ინდივიდუალური მუშაობა
5 წთ
დაფაზე წერს სიტყვებს: ონტოგენეზი; ბლასტულა, გასტრულა, მორულა; მოსწავლეებს აძლევს დავალებას, მოიძიონ ამ სიტყვების მნიშვნელობა და ჩაიწერონ რვეულში
მოსწავლეები სხვადასხვა წყაროს დახმარებით მოიძიებენ პასუხებს და იწერენ რვეულში
6
ახალი მასალის შესწავლა
მცირე ლექცია, სქემებზე ინდივიდუალური მუშაობა
10 წთ
სლაიდშოუ „ონტოგენეზის ეტაპები”. ურიგებს სქემებს და სთხოვს, შეავსონ გამოტოვებული ადგილები
მოსწავლეები ავსებენ სქემას
7
ინფორმაციის მოძიება და წარდგენა
წყვილებში მუშაობა
7 წთ
დემონსტრირება სლაიდისა „ემბრიონის განვითარება”. მოსწავლეებს აძლევს დავალებას, მოიძიონ ინფორმაცია ფაქტორებზე, რომლებიც გავლენას ახდენს ჩანასახზე. მოძიებული ინფორმაცია წარმოადგინონ სხვადასხვა სახით (სქემა, ცხრილი, პიქტოგრამა და სხვა). ახდენს მოსწავლეთა ნაშრომების კომენტირებას
მოსწავლეები ასრულებენ დავალებას და აანალიზებენ ინფორმაციას
8
ინდივიდუალური დავალება
3 წთ
ბარათებზე ჩამოწერილია დავალებები. მოსწავლეები იღებენ ბარათებს ინდივიდუალური და ჯგუფური მუშაობისთვის
იყოფიან ჯგუფებად და განიხილავენ დავალებას
9
შერჩეულ თემაზე მუშაობა
ჯგუფებში და ინდივიდუალურად მუშაობა
20 წთ
აკვირდება მიმდინარე მუშაობას და საჭიროებისამებრ ერთვება
მუშაობენ და ამზადებენ პრეზენტაციას
10
პროექტის დაცვა
ინდივიდუალური ან ჯგუფური სამუშაოს პრეზენტაცია
25 წთ.
უსმენს და აფასებს მოსწავლეთა ნამუშევარს
წარმოადგენენ ნამუშევარს, აკეთებენ პრეზენტაციას და გამოაქვთ დასკვნები
შეჯამება
შეფასების ფურცლების შევსება
7 წთ
მასწავლებელი შეახსენებს ბარათებთან მუშაობის წესებს
მოსწავლეები ავსებენ თვითშეფასების და გაკვეთილის შეფასების ბარათებს
მოსწავლეთა მეცნიერული კვლევის უნარ-ჩვევების განვითარება ბიოლოგიის სწავლების პროცესში
ექსპერიმენტის მონაცემების მიხედვით გრაფიკის აგება და გრაფიკებზე მოცემული ინფორმაციის ანალიზი
საბუნებისმეტყველო საგნების VIII-XII კლასების სტანდარტში (მიმართულება: მეცნიერული კვლევა-ძიება) არის ასეთი შინაარსის ინდიკატორები: მოსწავლე იყენებს სხვადასხვა ხერხს (დიაგრამებს, ცხრილებს, გრაფიკებს) მონაცემთა წარმოსადგენად; იყენებს დიაგრამებს, ცხრილებს და გრაფიკებს მონაცემებს ან ცვლადებს შორის დამოკიდებულების აღსაწერად.
თქვენ ჩაატარეთ ექსპერიმენტი და შეკრიბეთ მონაცემები. როგორ ფიქრობთ, გაამართლა თუ არა მიღებულმა შედეგმა თქვენი ვარაუდი/ჰიპოთეზა? ამ კითხვას მხოლოდ მონაცემთა ჩამონათვალის გადახედვით ვერ გასცემთ პასუხს. ექსპერიმენტის შედეგად მიღებული მონაცემების სათანადო ორგანიზებისა და ანალიზის გარეშე დასკვნების გამოტანა ძნელია. მონაცემების ორგანიზების ერთ-ერთი ფორმა, მონაცემების ორგანიზება ცხრილებად, წინა სტატიაში უკვე განვიხილეთ.
მას შემდეგ, რაც მონაცემებს ჩაწერენ ცხრილში, მეცნიერები ამ მონაცემების მიხედვით ზოგჯერ გრაფიკს ადგენენ, რათა უფრო თვალსაჩინო გახადონ ექსპერიმენტის შედეგები, ამიტომ მეცნიერები თავიანთი ექსპერიმენტების შედეგებს ერთმანეთს ხშირად ცხრილებისა და გრაფიკების სახით უზიარებენ.
გრაფიკი ორ ცვლადს შორის კავშირს აჩვენებს. ეს მეცნიერებს მიღებული მონაცემებიდან დასკვნის გამოტანაში ეხმარება. გრაფიკზე დამოუკიდებელი ცვლადი, ჩვეულებრივ, დატანილია X ღერძზე, დამოკიდებული ცვლადი კი – Y ღერძზე. ორივე ღერძი დასათაურებულია ცვლადის სახელით და საზომი ერთეულით. გრაფიკის აგებამდე აუცილებელია გრაფიკის ღერძებზე ზუსტი მასშტაბის განსაზღვრა, რათა ყველა მონაცემთა წერტილი სრულფასოვნად იქნეს დატანილი.
მეცნიერები იყენებენ გრაფიკის სხვადასხვა სახეობას: ხაზოვან გრაფიკს, სვეტებიან დიაგრამას, წერტილოვან დიაგრამას. დავიწყოთ ხაზოვანი გრაფიკების განხილვით.
გენეტიკური ამოცანების ამოხსნის ნიმუშები
გენეტიკის სწავლების პროცესში ამოცანების გამოყენებას დიდი მნიშვნელობა აქვს – ეს აადვილებს თეორიული კურსის გააზრებას და ათვისებას, ხელს უწყობს ლოგიკური მსჯელობის უნარის განვითარებას. მრავალფეროვანი სასწავლო ამოცანები მოსწავლეთა ცოდნის შემოწმების ერთ-ერთი მეთოდიც არის.
https://www.mastsavlebeli.ge/?action=page&p_id=7&npid=1&id=67
წინამდებარე სტატიაში გთავაზობთ ამოცანებს და მათი ამოხსნის ნიმუშებს, რომლებიც პედაგოგებს გამოადგებათ თემების: სქესთან შეჭიდული ნიშნების მემკვიდრეობა; გენთა შეჭიდული მემკვიდრეობა და კროსინგოვერი, – სწავლების დროს.
სქესთან შეჭიდული ნიშნების მემკვიდრეობა
ადამიანში ჰემოფილია დეტერმინირებულია სქესთან შეჭიდული რეცესიული გენით (h).
ამოცანა #1
ჯანმრთელი ქალი (ჰეტეროზიგოტი ჰემოფილიის გენით) დაქორწინდა ჯანმრთელ მამაკაცზე. როგორია ალბათობა, რომ შვილი ჰემოფილიის გენის მატარებელი იქნება? შვილებიდან ქალს მეტი შანსი აქვს თუ ვაჟს, დაავადდეს ჰემოფილიით?
ამოხსნა:
მშობლების გენოტიპი: დედა – Х+Хh; მამა – Х+Y
შვილების გენოტიპები: Х+Х+; Х+Хh; Х+Y – ჯანმრთელები; ХhY -ჰემოფილიით დაავადებული.
ჰემოფილიით დაავადებულის დაბადების ალბათობა 25%-ია და ის, წესისამებრ, ვაჟი იქნება.
ამოცანა#2
გოგონას მამა ჰემოფილიითაა დაავადებული, ხოლო დედა აბსოლუტურად ჯანმრთელია. გოგონა გათხოვდა ჯანმრთელ მამაკაცზე. როგორია მათ შთამომავლობაში დაავადების გამოვლენის ალბათობა?
ამოხსნა:
P X+X+ Í Xh Y
გოგონას გენოტიპია X+Xh (მატარებელი)
P X+Xh Í X+Y
F1 1 X+X+ : 1 XhX+ : 1 X+Y : 1 XhY
დაავადების გამოვლენის ალბათობა 25%-ია.
ამოცანა#3
როგორია ჰემოფილიით დაავადებული შვილის დაბადების ალბათობა ქორწინებიდან, როცა:
* მამაკაცის ძმას აქვს ეს დაავადება?
* ქალის ძმა ამ დაავადების მატარებელია?
ამოხსნა:
ა. როცა მამაკაცი ჯანმრთელია, მისი ძმა კი ავად არის ჰემოფილიით, დაავადებული შვილის დაბადების ალბათობა ძალზე მცირეა, ფაქტობრივად, სპონტანურად წარმოშობილი მუტაციის ტოლი.
ბ. თუ ქალის ძმაა დაავადებული, ალბათობა არ აღმატება 1/8-ს ანუ 12,5%-ს.
ამოცანა#4
მამა და ვაჟი ჰემოფილიით არიან ავად, ხოლო დედა ჯანმრთელია. მართებული იქნება თუ არა, ვთქვათ, რომ ვაჟმა დაავადება მამისგან მიიღო?
ამოხსნა:
არა, რადგან ვაჟი მამისგან იღებს მხოლოდ Y ქრომოსომას. იშვიათ პათოლოგიურ შემთხვევაში შესაძლებელია მამისგან ერთდროულად, Х და Y ქრომოსომების მიღება, მაგრამ მაშინ ჰემოფილია არ ვითარდება, რადგან დედის Х ქრომოსომა ნორმალურია.
კროსინგოვერი ჰომოლოგიური (წყვილი) ქრომოსომების უბნებს შორის ურთიერთგაცვლის პროცესია, რის შედეგადაც ხდება მათში ლოკალიზებული გენების გადანაწილება (რეკომბინაცია). ეს პროცესი მიმდინარეობს უჯრედების დაყოფის პროცესში. კროსინგოვერი წარმოადგენს მემკვიდრეობითი ცვალებადობის ერთ-ერთ მექანიზმს.
ამოცანა#1
ვთქვათ, პირობით ქრომოსომაში განლაგებულია ოთხი გენი, მაგალითად: A; B; D; C. ისინი შეჭიდულად მემკვიდრეობენ, მაგრამ ზოგჯერ ეს პროცესი ირღვევა გადაჯვარედინების (კროსინგოვერის) შედეგად. გენეტიკურმა ანალიზმა აჩვენა, რომ A და B გენები ოთხჯერ მეტად გადაეცემა შეჭიდულად, ვიდრე B და C, და 6-ჯერ მეტად, ვიდრე A და D. განსაზღვრეთ ამ გენების ხაზობრივი განლაგება და მანძილი ერთ ქრომოსომაში (პასუხი გამოსახეთ გრაფიკულად).
ამოხსნა:
რაც უფრო ერთად გადაეცემა გენები შეჭიდულად, ერთმანეთთან მით უფრო ახლოს მდებარეობს ისინი. ვინაიდან B და A გენები ერთად ოთხჯერ უფრო ხშირად გადაეცემა, ვიდრე B და C, ე.ი. ისინი ოთხჯერ უფრო ახლოსაა ერთმანეთთან; ვინაიდან ეს გენები შეჭიდულად მემკვიდრეობს 6-ჯერ მეტად, ვიდრე A და D, აქედან გამომდინარეობს, რომ დაშორება (მანძილი) A და D გენებს შორის 6-ჯერ მეტია, ვიდრე B-სა და A-ს შორის. სქემატურად ეს შეიძლება გამოისახოს ასე:
ამოცანა#2
სიმინდში თესლის ყავისფერი შეფერილობისა და მრგვალი ფორმის გენი შეჭიდულია და ლოკალიზებულია ერთ ქრომოსომაში, ხოლო თეთრი შეფერილობისა და ნაოჭებიანი ფორმისა (რეცესიული ნიშანი) – სხვა ჰომოლოგიურ ქრომოსომაში.
F1 თაობაში მიღებული დიჰეტეროზიგოტი მცენარის წმინდა ხაზის მცენარესთან შეჯვარებით მიღებულ მცენარეში მშობლიური ფორმების მსგავსი იყო 4000 მარცვალი; 152 – თეთრი გლუვზედაპირიანი, ხოლო 149 – ყავისფერი დანაოჭებულზედაპირიანი. ახსენით:
ა) ამ მარცვლებიდან რომელი ფორმაა მიღებული კროსინგოვერის შედეგად და ყველა მარცვლის რამდენ პროცენტს შეადგენენ ისინი;
ბ) როდის (რა შემთხვევაში) მოხდება ქრომოსომების გადაჯვარედინება.
ამოხსნა:
ამოცანის პირობიდან გამომდინარე, F1 თაობის დიჰეტეროზიგოტი მცენარე იქნებოდა ყავისფერი და გლუვი თესლის გენოტიპის მატარებელი (АВ//ав). წმინდა ხაზის მცენარეს უნდა ჰქონოდა ав//ав გენოტიპი (თეთრი შეფერილობა, დანაოჭებული თესლი). წინააღმდეგ შემთხვევაში თვითდამტვერვის დროს მოხდებოდა დათიშვა. შეჯვარებისას მიღებულ უნდა იქნეს 50% ყავისფერი დანაოჭებული თესლი АВ//ав გენოტიპით და 50% თეთრი დანაოჭებული – გენოტიპი ав//ав;
სულ შთამომავლობაში მიღებულ იქნა 4301 მარცვალი, რომელთაგან 4000 მშობლიური ფორმების მსგავსი იყო. ეს შეადგენს მთელი შთამომავლობის 93%-ს, შესაბამისად, მხოლოდ 7%-ია კროსოვერული. ამ 7%-ს შეადგენს თეთრი გლუვი და ყავისფერი დანაოჭებული თესლის მქონე მცენარეები. მათი თანაფარდობა თითქმის ტოლია – 1:1 (152:149). შესაბამისად, კროსინგოვერი მოხდა 7%-ში. ყავისფერი დანაოჭებული თესლების გენოტიპი იქნება АВ//ав, ხოლო თეთრი გლუვი თესლებისა – аВ//ав. კროსინგოვერი მოხდებოდა დიჰეტეროზიგოტურ მცენარეში გენოტიპით АВ//ав.
სამეცნიერო სტატიის გამოყენება საგაკვეთილო პროცესში
შემოქმედებითი უნარების განვითარება ბიოლოგიის გაკვეთილზე
სკოლის უმთავრესი ამოცანაა სწავლა/სწავლების ისეთი მეთოდებისა და ხერხების გამოყენება, რომლებიც ხელს შეუწყობს დამოუკიდებლად მოაზროვნე პიროვნების ჩამოყალიბებას. თანამედროვე ადამიანი მხოლოდ ერუდირებული კი არ უნდა იყოს, არამედ უნდა შეეძლოს, პრობლემის გადასაჭრელად შემოქმედებითად გამოიყენოს არსებული ცოდნა. აქედან გამომდინარე, მასწავლებელმა მხოლოდ ცოდნის ათვისებას კი არ უნდა შეუწყოს ხელი, არამედ უნდა ასწავლოს ამ ცოდნის პრაქტიკულად გამოყენებაც. შემოქმედებითობა, კრეატიულობა რთული, კომპლექსური მოვლენაა, რომლსაც საფუძვლად უდევს მრავალი სოციალურ-პედაგოგიური და ფსიქოლოგიური ფაქტორი. ის შეიძლება განვსაზღვროთ როგორც საკუთარ გამოცდილებაზე დაყრდნობით არასტანდარტულ სიტუაციაში გამოსავლის პოვნის უნარი.
შემოქმედებითობის გასაღვივებლად აუცილებელია, საგაკვეთილო პროცესში მასწავლებელმა შექმნას ხელსაყრელი პირობები მოსწავლეთა ცოდნის, უნარებისა და შემოქმედებითი აზროვნების ხელშესაწყობად. მოსწავლეებს უნდა ვასწავლოთ მიღებული ცოდნის ახალ სიტუაციაში გამოყენება, ამ უნარის განვითარება კი შესაძლებელია: არასტანდარტული სიტუაციების შექმნით; მრავალფეროვანი დავალებებით; სასწავლო ლიტერატურის, სხვადასხვა წყაროს ეფექტური გამოყენების გზით. ამ პროცესში მასწავლებელი თავისუფალია ინფორმატორის მოვალეობისგან, რითაც საშუალებას აძლევს მოსწავლეებს, თავად მოიძიონ პასუხები და გაიმდიდრონ ცოდნა, მაგრამ ხელს უწყობს მათ და ეხმარება/აიარაღებს შესაბამისი მეთოდებით, ინსტრუმენტებით, ალგორითმებით და ა.შ.
ყოველივე ეს წარმატებით შეიძლება განხორციელდეს ბიოლოგიის გაკვეთილზეც. მასწავლებელს სასწავლო პრაქტიკაში შეუძლია გამოიყენოს დამოუკიდებელი სამუშაოს სხვადასხვა ვარიანტი, მაგალითად:
Ø სახელმძღვანელოს ტექსტზე დამოუკიდებელი მუშაობა;
Ø მრავალფეროვანი ამოცანა-სავარჯიშოები;
Ø ბიოლოგიური კარნახი;
Ø საკონტროლო სამუშაო;
Ø მოხსენება-პრეზენტაცია;
Ø რეფერატი და მცირე პროექტები;
Ø ინდივიდუალური ან ჯგუფური დავალებები;
Ø საშინაო დაკვირვება და სხვა.
ამ აქტივობათა გამოყენება ამრავალფეროვნებს და საინტერესოს ხდის საგაკვეთილო პროცესს და ხელს უწყობს მოსწავლეთა შემოქმედებითი და შემეცნებითი უნარების განვითარებას.
განვიხილოთ რამდენიმე მაგალითი:
სახელმძღვანელოს ტექსტზე დამოუკიდებელი მუშაობა
ბიოლოგიის გაკვეთილზე შეიძლება გამოვიყენოთ სახელმძღვანელოზე დამოუკიდებელი მუშაობა, რაც მოსწავლეებს უვითარებს სახელმძღვანელოში დამოუკიდებლად ორიენტირების, ტექსტსა და ილუსტრაციაზე მუშაობის, სქემებისა და გრაფიკების დამუშავების, სამუშაოს შედეგების დამოუკიდებლად გააფორმების უნარებს.
მეშვიდე კლასში თემა „ცოცხალი ორგანიზმების მრავალფეროვნების” შესწავლისას მოსწავლეებს ვაძლევთ საშუალებას:
Ø წაიკითხონ ტექსტი (მათ უკვე იციან ტექსტის წაკითხვის სხვადასხვა მეთოდი);
Ø გამოყონ მთავარი აზრი;
Ø შეადგინონ წაკითხულის გეგმა.
ყოველივე ეს ემსახურება მომდევნო ეტაპზე გადასვლას, რაც დამოუკიდებელი სამუშაოს შესრულებას გულისხმობს.
მოსწავლეებს ინდივიდუალურად ეძლევათ დავალება, უპასუხონ შეკითხვებს:
Ø რა ძირითადი ნიშნების საფუძველზე ხდება ორგანიზმების დაჯგუფება?
Ø რა ძირითადი საერთო ნიშნები აქვთ ერთ ჯგუფში გაერთიანებულ ორგანიზმებს?
ბოლოს ტექსტის გასაანალიზებლად/შესაჯამებლად მათ ეძლევათ დავალება, დაასრულონ სქემა (იხ. დანართი #1)
დავალების შესრულების შემდეგ მასწავლებელი, იმის შესამოწმებლად, როგორ აითვისეს მოსწავლეებმა მასალა, სთავაზობს მათ ტესტს. ასევე შეიძლება, მოსწავლეებს ვთხოვოთ რებუსის ან კროსვორდის შედგენაც. ამგვარი აქტივობები ხელს უწყობს მიღებული ცოდნის გააქტიურებას და ახალისებს საგაკვეთილო პროცესს.
მერვე კლასში თემა „საჭმლის მონელების” შესწავლის დროს ტექსტის დამოუკიდებლად წაკითხვისა და დამუშავების შემდეგ (ტექსტზე მუშაობა ხდება ზემოთ აღწერილი მეთოდით) მოსწავლეებს ეძლევათ დავალება:
▪ შეავსონ ცხრილი:
საკვები ნივთიერება | საკვები პროდუქტები | საკვები ნივთიერების ფუნქციები |
▪ სამუშაო რვეულებში ჩახაზონ სქემა „საკვების შედგენილობა”;
▪ უპასუხონ კითხვებს:
Ø რა როლი აკისრია საჭმლის მომნელებელ სისტემას ნივთიერებათა ცვლის პროცესში?
Ø რომელი პროდუქტებია ორგანიზმისთვის ნახშირწყლებისა და ცილების ძირითადი წყარო?
Ø ადამიანი იცავს დიეტას და მკვეთრად შეზღუდა ცილების მიღება. რა შეიძლება გამოიწვიოს ამან?
შეიძლება სხვა დავალება ის მიცემაც, მაგალითად:
Ø დიეტოლოგები შაქარს ერთადერთ მავნე ნახშირწყლად მიიჩნევენ. რატომ? დაასაბუთეთ თქვენი მოსაზრება.
Ø მოამზადეთ ჯანსაღი საკვები პროდუქტების სარეკლამო კამპანია: დევიზი, პლაკატი, ემბლემა, დიეტოლოგის კონსულტაცია და ა.შ.
ასეთი სამუშაო საშუალებას აძლევს მოსწავლეებს, გაიაზრონ ნასწავლი მასალა და განივითარონ შემოქმედებითი უნარები.
ბიოლოგიური კარნახი
შედეგიანია საგაკვეთილო პროცესში ბიოლოგიური კარნახის გამოყენება, განსაკუთრებით – ბიოლოგიური ცნებების განმარტებათა/განსაზღვრებათა შესწავლისას. მაგალითად, თემა „რეფლექსის” შესწავლის დროს მოსწავლეებს ვთავაზობთ, იპოვონ ტექსტში „რეფლექსის” განსაზღვრება, განსაზღვრონ იდენტიფიცირების ყველაზე გავრცელებული საერთო სიმპტომი (სხეულის საპასუხო რეაქცია) და მისი განხორციელებისა და კონტროლის გზა (ხორციელდება და კონტროლდება ცენტრალური ნერვული სისტემის მეშვეობით).
მოსწავლეებისთვის ასევე სახალისოა სახელმძღვანელოს ილუსტრაციებზე მუშაობა, რადგან ამ ილუსტრაციებში თვალნათლივ აისახება ტექსტის შინაარსი, მოსწავლეები მხოლოდ ამატებენ და აკონკრეტებენ მას. სურათებზე მუშაობა საშუალებას გვაძლევს, ხელი შევუწყოთ მოსწავლეთა მრავალმხრივ შემეცნებით აქტივობას. ნებისმიერი თემის (კვებითი კავშირები; საჭმლის მონელება; დნმ; სისხლი და სისხლის მიმოქცევა; ვიტამინები და სხვ.) შესწავლის დროს, გაკვეთილის მიზნის შესატყვისად, მათ ეძლევათ დავალება:
Ø ამოიცნონ ორგანოები, სისტემები, სასიცოცხლო პროცესების ეტაპები;
Ø გამოიყენონ წარწერები ილუსტრაციის/სურათის გასაანალიზებლად;
Ø ილუსტრაციაზე მოიძიონ/ამოიცნონ ძირითადი ინფორმაცია კითხვაზე პასუხის გასაცემად;
Ø შეადარონ ერთმანეთს სურათზე გამოსახული ობიექტები;
Ø გამოიყენონ ილუსტრაცია და მასზე დაყრდნობით ივარაუდონ/იმსჯელონ შესასწავლი ობიექტის შესახებ და ა.შ.
მაგალითად, თემა „ვიტამინების” შესწავლის დროს (ტექსტის წაკითხვა, სურათების გამოყენება) მოსწავლეებს საშუალება აქვთ, სურვილისამებრ შეასრულონ რამდენიმე ალტერნატიული დავალება:
Ø მოიფიქრეთ 4-5 ცხოვრებისეული სიტუაცია, როდესაც ორგანიზმს სჭირდება „სიცოცხლის ელექსირის” დამატებითი ულუფა.
Ø ცნობილია, რომ ვიტამინები გავლენას ახდენს ადამიანის ნივთიერებათა ცვლის პროცესზე, იცავს ინფექციებისგან. ილუსტრაციების მეშვეობით შექმენით A, D,Cვიტამინების სარეკლამო პლაკატი (ამ გაკვეთილის ჩატარება შესაძლებელია ისტ-ის გამოყენებითაც).
Ø ილუსტრაციების მეშვეობით შეავსეთ ცხრილი:
ვიტამინის დასახელება | მისი როლი ნივთიერებათა ცვლის პროცესში | ავიტამინოზის ნიშნები | საკვებ პროდუქტებში მაღალი შემცველობა და ა.შ. |
საგაკვეთილო პროცესში შემოქმედებითი ელემენტების გამოყენებით მოსწავლეები არა მარტო იღებენ აუცილებელ ცოდნას და ხვეწენ უნარებს, არამედ შემეცნებითთან ერთად შემოქმედებით აზროვნებასაც ივითარებენ. შემოქმედებითობის განვითარებას ხელს უწყობს გაკვეთილის ჩატარების არასტანდარტული სტილი: კეთილგანწყობილი გარემო; განმარტოების საშუალება; მოსწავლისა და მასწავლებლის თანამშრომლობა; სასწავლო პროცესის ყველა მონაწილის თანაბარი პირობები; არასტანდარტული პასუხებისა და მიგნებების მუდმივი წახალისება და მრავალი სხვა. მოსწავლეებისთვის შეთავაზებულ აქტივობებს, ბუნებრივია, სხვადასხვა დიდაქტიკური მიზანი აქვს, მაგრამ საერთო პრინციპია ის, რომ აქტივობა/აქტივობები, გარდა თემის სიღრმისეული შესწავლისა, ხელს უწყობს მოსწავლეთა დამოუკიდებელი სწავლის, შემეცნებითი და შემოქმედებითი უნარების განვითარებას, რადგან სწორედ ეფექტური სწავლებაა მოსწავლეთა დამოუკიდებელი საქმიანობის ორგანიზების ძლიერი ინსტრუმენტი.
მოსწავლეთა მეცნიერული კვლევის უნარ-ჩვევების განვითარება ბიოლოგიის სწავლების პროცესში
ცვლადების განსაზღვრა
საბუნებისმეტყველო საგნების VII-XIIკლასების სტანდარტში არის ასეთი შინაარსის ინდიკატორი: მოსწავლე განარჩევს მუდმივ და ცვლად (დამოკიდებულ და დამოუკიდებელ) პარამეტრებს. ქვემოთ გთავაზობთ მუდმივი და ცვლადი პარამეტრების განმარტებებს, ამ ცვლადების აღრიცხვისთვის შესაბამის მონაცემთა ცხრილებს, კონკრეტულ მაგალითებს და სავარჯიშოებს მოსწავლეებისთვის.
ექსპერიმენტის მსვლელობისას მეცნიერი განსაზღვრავს ერთი ცვლადის გავლენას სხვებზე. ცდის დროს აკვირდებიან რაღაც ობიექტს, პროცესს, მოვლენას და აინტერესებთ, ახდენს თუ არა მასზე გავლენას რამე კონკრეტული პირობა/ფაქტორი. სხვაგვარად, აინტერესებთ, არის თუ არა დაკვირვების ობიექტი დამოკიდებული ამ ფაქტორზე და როგორ იცვლება იგი (ობიექტი) ამ ფაქტორზე დამოკიდებულებით. ამრიგად, დაკვირვების ობიექტი დამოკიდებული ცვლადია, ხოლო ფაქტორი – დამოუკიდებელი.
მეცნიერისთვის მნიშვნელოვანია, ჩართოს თავის ანგარიშში დამოკიდებული და დამოუკიდებელი ცვლადების განმარტება ისე, რომ სხვა მეცნიერებმა, რომლებიც ამ ცდას გაიმეორებენ, იმავე სიზუსტით შეძლონ მონაცემების შეკრება და ჩაწერა.
დამოკიდებული ცვლადი იმის აღწერაა, რა იქნა გამოკვლეული და გაზომილი ცდის დროს და რას წარმოადგენს ეს სიდიდეები.
მაგალითად, დაკვირვების ობიექტია საფუარას გამრავლება. ცდით უნდა გავარკვიოთ, არის თუ არა დამოკიდებული მისი გამრავლების ინტენსივობა გარემო ფაქტორზე – ტემპერატურაზე. აქ საფუარას გამრავლების ინტენსივობა დამოკიდებული ცვლადია. გარემოს დაბალი ან მაღალი ტემპერატურა, თავის მხრივ, არ არის დამოკიდებული საფუარას გამრავლებაზე, ეს პირობა დაკვირვების ობიექტისგან დამოუკიდებლად არსებობს, ამიტომ ტემპერატურა დამოუკიდებელი ცვლადია.
როდესაც აკვირდებიან დამოკიდებულ ცვლადს რომელიმე კონკრეტულ პირობასთან (მაგალითად, მაღალ ან დაბალ ტემპერატურასთან) მიმართებით, ყველა სხვა პირობა მუდმივი უნდა იყოს. მაგალითად, ზემოთ განხილულ შემთხვევაში საფუარასთვის მუდმივი უნდა იყოს განათება, ტენიანობა, შაქრის რაოდენობა.
დამოუკიდებელი ცვლადები მრავალფეროვანია და ცდაში ყველა მათგანის გათვალისწინება ძნელია, ამიტომ ცდის დროს აუცილებელი პირობაა ცდის კონტროლი (საკონტროლო ცდა).
მონაცემთა ცხრილის შექმნა
ექსპერიმენტის მონაცემების ჩასაწერად მეცნიერები იყენებენ მონაცემთა ცხრილს. მონაცემთა ცხრილი მოიცავს დამოკიდებულ და დამოუკიდებელ ცვლადებს. დამოუკიდებელი ცვლადი, ჩვეულებრივ, აღნუსხულია ცხრილის მარცხენა სვეტში, ხოლო დამოკიდებული – მარჯვენაში. ზოგჯერ საჭიროა ფრჩხილებში ცვლადის საზომი ერთეულის მითითება. ყველა ცხრილს უნდა ჰქონდეს ნომერი და სათაური.
მაგალითი 1
ცხრილი 1 ასახავს ჰიპოთეტური ექსპერიმენტის მონაცემებს, რომელიც გვიჩვენებს, როგორ არის დამოკიდებული უჯრედების ზრდა ზრდის ჰორმონის კონცენტრაციაზე.
მაგალითი 2
მეცნიერი შეისწავლის, როგორ იცვლება ორგანიზმის მიერ დახარჯული ენერგია სირბილის ხანგრძლივობის მიხედვით. ადამიანები დარბოდნენ სხვადასხვა ხნის – 10, 20 და 30 წუთის – განმავლობაში. ყველა შემთხვევაში იზომებოდა დახარჯული ენერგიის რაოდენობა კალორიებში და შედეგები აღირიცხებოდა მონაცემთა ცხრილში. რა არის ამ შემთხვევაში დამოკიდებული და დამოუკიდებელი ცვლადები? დამოკიდებული ცვლადია დახარჯული ენერგია, რომელიც სირბილის ხანგრძლივობის მიხედვით იცვლება. შესაბამისად, სირბილისთვის დახარჯული დროა დამოუკიდებელი ცვლადი.
მაგალითი 3
პლასტიდები ორგანოიდებია, რომლებსაც მრავალფეროვანი პიგმენტები აქვს. ქლოროპლასტები შეიცავს პიგმენტ ქლოროფილს და შეუძლია ფოტოსინთეზის წარმოება. ფოტოსინთეზის სიჩქარე იმატებს ქლოროპლასტების რიცხვის ზრდასთან ერთად. მოსწავლეებს სურდათ გამოეთვალათ, ზაფხულში უფრო სწრაფად მიმდინარეობდა ფოტოსინთეზი თუ შემოდგომაზე. მათ ზაფხულში და შემოდგომაზე მოაგროვეს დიდი რაოდენობის ფოთოლი და მათში ქლოროპლასტების რაოდენობა შეისწავლეს. ამ ცდაში დამოკიდებული ცვლადია ფოტოსინთეზის სისწრაფე, რაც ფოთლებში ქლოროპლასტების რაოდენობით განისაზღვრება, ხოლო დამოუკიდებელი – ზაფხულში და შემოდგომაზე მოგროვებული სხვადასხვა ხის ფოთლები.
ხის ფოთლები | ქლოროპლასტების რაოდენობა ფოთლებში (რიცხვი/უჯრედი) | |
ზაფხული | შემოდგომა | |
არყი | 192 | 44 |
ცაცხვი | 182 | 32 |
ნეკერჩხალი | 183 | 28 |
ტირიფი | 177 | 35 |
სავარჯიშოები
სავარჯიშო 1
დავუშვათ, მეცნიერებმა გადაწყვიტეს გამოეკვლიათ, როგორ არის დამოკიდებული ტემპერატურაზე ქლორელას უჯრედების გამრავლების ინტენსივობა.
- მონაცემთა ცხრილის შექმნა: შექმენით მონაცემთა ცხრილი, რომელშიც ნაჩვენები იქნება, რომ უჯრედების რაოდენობა 200C-ზე 3-ჯერ გაიზარდა, 300C-ზე – 7-ჯერ, 400C-ზე – 12-ჯერ, 500C-ზე – 0-ჯერ.
- ცვლადების იდენტიფიცირება: აღნიშნეთ თქვენს ცხრილში დამოუკიდებელი და დამოკიდებული ცვლადები.
ახსენით პასუხი.
სავარჯიშო 2
კომპანიამ, რომელიც აწარმოებს კვების პროდუქტებს, შექმნა ახალი ტიპის პროტეინული სასმელი ათლეტებისთვის. ამ კომპანიის მეცნიერებს ცდილობდნენ დაედგინათ pH-ის დონე, რომელიც ყველაზე ხელსაყრელია ფერმენტებისთვის პროტეინული სასმლის ცილების მოსანელებლად. მათ ჩაატარეს შემდეგი ექსპერიმენტული პროცედურა:
- აიღეს 5 სინჯარა 2-2 მლ პროტეინული სასმლით;
- აიღეს 5 სხვადასხვა ხსნარი, რომლებიც შეიცავდა ცილების მომნელებელ ფერმენტებს, მაგრამ თითოეულ ხსნარს ჰქონდა განსხვავებული pH: 1.5, 2.0, 2.5, 3.0 და 3.5. ეს ხსნარები თანაბარი რაოდენობით სათითაოდ დაამატეს სინჯარაში ჩასხმულ პროტეინულ სასმელებს;
- სინჯარები მოათავსეს ერთნაირ ტემპერატურაზე გარკვეული ხნით და გაზომეს თითოეულ მათგანში ცილების რაოდენობა.
იდენტიფიცირება: რომელია ამ ექსპერიმენტში დამოკიდებული ცვლადი და რომელი – დამოუკიდებელი?
ახსენით პასუხი.
სავარჯიშო 3
ერთ-ერთი კვლევის დროს მეცნიერები შეისწავლიდნენ მიტოქონდრიების რაოდენობას სხვადასხვა ასაკის ადამიანების ორგანიზში. მათ ჩაატარეს შემდეგი ექსპერიმენტული პროცედურა:
- მიიღეს კუნთოვანიქსოვილი სხვადასხვა ასაკის ადამიანებისგან;
- მიტოქონდრიების მოსანიშნავად ქსოვილებში შეიყვანეს რადიაქტიური ზონდები;
- სპეციალური ხელსაწყოთი უჯრედებში დაითვალეს მიტოქონდრიების რაოდენობა.
ადამიანი # | ასაკი | მიტოქონდრიების რაოდენობა კუნთოვან უჯრედებში |
1 | 47 | 2026 |
2 | 89 | 2987 |
3 | 65 | 2752 |
4 | 38 | 1989 |
- განსაზღვრეთ დამოკიდებული და დამოუკიდებელი ცვლადები ამ ექსპერიმენტისთვის. პასუხი დაასაბუთეთ.
- ამ მონაცემების მიხედვით გააანალიზეთ, რა კავშირია ასაკსა და მიტოქონდრიების რაოდენობას შორის.
მასწავლებლებისთვის
სავარჯიშო #1: დამოკიდებული ცვლადია ქლორელას გამრავლების ინტენსივობა, ხოლო დამოუკიდებელი – ტემპერატურა.
სავარჯიშო #2: დამოკიდებული ცვლადია პროტეინული სასმლის ცილების მომნელებელი ფერმენტების აქტივობა, ხოლო დამოუკიდებელი – pH.
სავარჯიშო #3:
- დამოკიდებული ცვლადია მიტოქონდრიების რაოდენობა, ხოლო დამოუკიდებელი – ადამიანების ასაკი.
- ასაკის მატებასთან ერთად უჯრედებში იზრდება მიტოქონდრიების რაოდენობა.
მარი და ვენსენი
სტუმარი: მარი მარიზი, ვენსენ ლორუა
|
ადამიანის იზოტოპური შედგენილობა
ადამიანის იზოტოპური შედგენილობა
ადამიანის ორგანიზმიც, როგორც ყველა მატერია, ატომებისგან შედგება, მაგრამ ეს ატომები ერთმანეთისგან განსხვავდება ელემენტარული ნაწილაკების რაოდენობით, ე. ი. ახასიათებს იზოტოპიის თვისება (ატომებს, რომლებიც ერთმანეთისგან ბირთვში ნეიტრონების რაოდენობით განსხვავდება, იზოტოპები ეწოდება). რიცხვებით ოპერირება და აღქმა რომ გაგვიადვილდეს, წარმოვიდგინოთ ადამიანი, რომლის სხეულის მასა 50 კგ-ია. ამ წონის ადამიანისთვის ნახშირბადის, წყალბადის, ჟანგბადისა და აზოტის წილად მოდის 48. 3 კგ, ხოლო დანარჩენი ნივთიერებების მასა 1, 3 კგ-ს შეადგენს. თუ ბუნებრივი იზოტოპების გავრცელების ცხრილით ვიხელმძღვანელებთ, იოლად გამოვთვლით, რომელი ნივთიერების რომელი იზოტოპებისგან შედგება ეს ჰიპოთეტური ადამიანი.
ადამიანის ორგანიზმში ყველაზე მეტია ჟანგბადი (30. 481 კგ). ეს ნიშნავს, რომ ჟანგბადი მასური რიცხვით 16 (აღინიშნება 16 0) არის 30. 4 კგ ჟანგბადის იზოტოპი მასური რიცხვით 17 (17 0) 12. 3 გრამი, ხოლო იზოტოპი მასური რიცხვით 18 (18 0) – 68. 6 გრამი. ნახშირბადი ორგანიზმში 11. 537 კგ-ია და მისი იზოტოპური განაწილება ასეთია: ნახშირბადი მასური რიცხვით 12 (12 C) – 11. 4 კგ, ხოლო მასური რიცხვით 13 (13 C) – 137 გ. წყალბადი ადამიანის ორგანიზმში ხუთ კილოგრამზე ოდნავ მეტია, აქედან მასური რიცხვით 1(1Н) – 5. 0 კგ, ხოლო მასური რიცხვით 2 (2Н ან D-დეიტერიუმი) – 1. 5 გ, დაბოლოს, აზოტის იზოტოპი მასური რიცხვით 14 (14N ) შეადგენს 1. 3 კგ-ს, ხოლო მასური რიცხვით 15 (15N) – 5. 1 გრამს.
ამრიგად, გამოდის, რომ ადამიანის ორგანიზმში 225 გრამი მძიმე იზოტოპია. კვების მეშვეობით ადამიანი იზრდება და იმატებს წონას. ასევე კვების ხარჯზე ხდება დახარჯული ენერგიის კომპენსირება, სხეულის ტემპერატურის შენარჩუნება, ნივთიერებათა ცვლის პროცესის რეგულირება; შესაბამისად, მიმდინარეობს მძიმე იზოტოპების მატებაც. საკვები ცილები, ცხიმები და ნახშირწყლებია, ყველა ეს ნივთიერება კი ძირითადად ზემოთ დასახელებული ოთხი ძირითადი ელემენტისგან (ჟანგბადი, წყალბადი, ნახშირბადი და აზოტი) შედგება. ყველა ორგანული ნივთიერება საბოლოო ჯამში თავის წარმოშობას მცენარეებში მიმდინარე ფოტოსინთეზს უნდა უმადლოდეს: მცენარეები შთანთქავენ ჰაერიდან ნახშირორჟანგს, რომელიც სინათლის, წყლის, ფერმენტების (კატალიზატორების) ზემოქმედებით ცილების, ნახშირწყლებისა და ცხიმების პატარ-პატარა „აგურებად” იქცევა. ნახშირორჟანგის ათვისება მრავალ ფაქტორზეა დამოკიდებული, მათ შორის – ნახშირბადის კონცენტრაციაზე ჰაერში, გარემოს ტემპერატურაზე, დღის ხანგრძლივობაზე და ა.შ.
სამყაროში უფრო ფართოდაა გავრცელებული ფოტოსინთეზის მექანიზმი, რომელსაც კელვინის ციკლი (С3) ეწოდება. მას, სხვა ორისგან განსხვავებით, ნაკლები ენერგია, ე. ი. ნაკლები მზის ენერგია სჭირდება, მაგრამ გარემოში ნახშირბადის დიდ კონცენტრაციას მოითხოვს. ხემცენარეების უმრავლესობა, ბუჩქები და ბალახები სწორედ ამ გზით შთანთქავენ გარემოდან ნახშირორჟანგს.
ფოტოსინთეზის მესამე მექანიზმია САМ (Crassulacean Acid Metabolism). ზოგიერთი მცენარე, მაგალითად, კაქტუსი და ანანასი, იყენებს ნახშირბადის ათვისების კომბინირებულ გზას. მცენარეების მიერ ნახშირორჟანგის ათვისებისას კატალიზატორის როლს ასრულებენ ფერმენტები, რომლებიც ბუნებაში ფართოდ გავრცელებულ (1Н, 12С, 14N და 16О) იზოტოპებთან მუშაობას „ამჯობინებენ”. ფოტოსინთეზის პროცესი და, შესაბამისად, ნახშირორჟანგის ათვისება დამოკიდებულია მრავალ ფაქტორზე, რომელთა შედეგად ბუნებრივი ორგანული ნივთიერებები ბუნებაში უფრო მეტად გავრცელებული იზოტოპებით მდიდრება. ამის გათვალისწინებით, ერთმნიშვნელოვნად შესაძლებელია არა მარტო მცენარეებისა და ნაყოფების, არამედ მათი გადამუშავების შედეგად მიღებული პროდუქტების იზოტოპური შემადგენლობის იდენტიფიცირებაც. ელემენტებს შორის მცირე იზოტოპური სხვაობა იზომება მას-სპექტროსკოპის მეშვეობით და d (დელტა) ერთეულით გამოისახება.
ფოტოსინთეზის ზემოთ ჩამოთვლილი მექანიზმებისთვის d-ს სხვადასხვა მნიშვნელობა აქვს. მაგალითად, d 13С კელვინის ციკლის დროს 21%-დან 31%-მდე მერყეობს, С4-ის დროს – 9%დან 15%-მდე, ხოლო САМ-ის დროს – 11%-დან 28%-მდე. ამ დიაპაზონების ცოდნა მეცნიერს საშუალებას აძლევს, არა მარტო მცენარეთა, არამედ მათი პროდუქტების შემადგენლობაც განსაზღვროს.
მოხერხებულია იზოტოპური შემადგენლობის კონტროლის მექანიზმის განხილვა თაფლის მაგალითზე. ფუტკრები ნექტარს და მტვერს, წესისამებრ, С3-მცენარეებიდან აგროვებენ, ამიტომ ნატურალური თაფლის d 13С არის 25%. მაგრამ თუ თაფლი განზავებულია შაქრის სიროფით (შაქრის d 13С შეადგენს 10%-ს), მაშინ მისი d 13С 25%-დან 10%-მდე მერყეობს. ამგვარად შესაძლებელია არა მარტო თაფლის ფალსიფიკაციის დადგენა, არამედ ყველა საკვებისა და ნახევარფაბრიკატის (ხილის წვენების, გამაგრილებელი სასმელების კონცენტრატების, ალკოჰოლური სასმელების და სხვ.) შემადგენლობის დაზუსტებაც.
ყველა საკვები თავისთავად ატარებს იზოტოპურ იარლიყს და ვინაიდან ადამიანი მიირთმევს საკვებს და წყალს, ბუნებრივია, ისიც ამ იარლიყის მატარებელია. აქედან გამომდინარე, საინტერესოა, რომ სხვადასხვა კონტინენტზე მცხოვრები ადამიანების d 13С მაჩვენებელი განსხვავებულია. მაგალითად, ამერიკელებისათვის ის 19%-დან 13%-მდე მერყეობს, ხოლო ევროპელებისთვის – 28%-დან 21%-მდე. ეს შემდეგნაირად შეიძლება აიხსნას: ევროპელები უმთავრესად С3-მცენარეებით იკვებებიან, ხოლო ამერიკელთა საკვების დიდი წილი С4 ტიპის მცენარეებზე მოდის.
იზოტოპების ანალიზს იყენებენ არა მარტო საკვების კონტროლისთვის, რაც, თავისთავად, ძალზე მნიშვნელოვანია, არამედ სპორტსა და მედიცინაშიც. კერძოდ, ადამიანის იზოტოპური იარლიყი საშუალებას იძლევა, გაკონტროლდეს მასტიმულირებელი პრეპარატების (დოპინგის) კვალი სპორტსმენის ორგანიზმში.