მეცნიერული კვლევის უნარ-ჩვევების განვითარება ბიოლოგიის სწავლებისას

ავტორი: მარინა სეხნიაშვილი

გთავაზობთ კიდევ ერთ ექსპერიმენტს, რომელიც ხელს შეუწყობს მოსწავლეებში მეცნიერული კვლევის, კერძოდ, მოდელის შექმნისა და გამოყენების, უნარ-ჩვევების განვითარებას. ექსპერიმენტი: სისხლის ჯგუფების თავსებადობის/ანტიგენისა და ანტისხეულის ურთიერთქმედების მოდელი თემა: სისხლის ჯგუფები. იმუნიტეტი წინარე ცოდნა: მოსწავლეებმა იციან: იმუნიტეტის არსი; სისხლის ჯგუფები; ცნებები: ანტიგენი, ანტისხეული, დონორი, რეციპიენტი. იციან, რომ სისხლის ჯგუფის სახეობა დამოკიდებულია ერითროციტის მემბრანაში არსებული ანტიგენის სახეობაზე და პლაზმაში ანტისხეულის გვარობა­ზე (იხ. ცხრილი1). სისხლის გადასხმის დროს ითვალისწინებენ დონორის (ვინც სისხლს გასცემს) ერითროციტებში ანტიგენის სახეობას და რეციპიენტის (ვინც იღებს სისხლს) სისხლის პლაზმაში ანტისხეულის სახეობას. სისხლის ჯგუფების შეუთავსებლობის შემთხვევაში რეციპიენტის სისხლში წარმოიქმნება შესაბამისი ანტისხეულები, რომლებიც დონორის ერითროციტებს აწებებს, ეს კი სიცოცხლისთვის საშიშია. კავშირი სტანდარტთან: კვლ. X. 2. მოსწავლეს შეუძლია კვლევითი პროცედურის განხორციელება/ მონაცემების აღრიცხვა. შედეგი თვალსაჩინოა, თუ მოსწავლე:  ·იყენებს შესაბამის მასალას ან/და აღჭურვილობას და ატარებს დაგეგმილ ცდას უსაფრთხოების წესების დაცვით; ·აწარმოებს დაკვირვებას და/ან გაზომვებს, იღებს სარწმუნო მონაცემებს; კვლ. X. 4. მოსწავლეს შეუძლია მონაცემთა ანალიზი და შეფასება. შედეგი თვალსაჩინოა, თუ მოსწავლე: ·იყენებს დიაგრამებს, ცხრილებს და გრაფიკებს მონაცემებს ან ცვლადებს შორის დამოკიდებულების აღსაწერად; ·აანალიზებს მონაცემებს (მაგ., საშუალო არითმეტიკული სიდიდის და საშუალოდან გადახრების დადგენა), საჭიროების შემთხვევაში, საკონტროლო ცდის შედეგების გათვალისწინებით, გამოიტანს დასკვნებს. ბიოლ. X. 9. მოსწავლეს შეუძლია დაასაბუთოს სატრანსპორტო სისტემის მნიშვნელობა ორგანიზმისთვის. შედეგი თვალსაჩინოა, თუ მოსწავლე: ·ქმნის ანტიგენისა და ანტისხეულის ურთიერთქმედების მოდელს და მსჯელობს ამ ურთიერთქმედების მნიშვნელობაზე. სასწავლო მიზანი: მოსწავლეები შეძლებენ: ·დაგეგმილი ცდის ჩატარებას; ·მონაცემების აღრიცხვას; ·მონაცემთა ცხრილის საშუალებით მონაცემების წარმოდგენას; ·მონაცემების ანალიზს და ანალიზის საფუძველზე დასკვნების გამოტანას; ·ანტიგენისა და ანტისხეულის ურთიერთქმედების მოდელის შექმნასა და გამოყენებას; ·მსჯელობას ანტიგენისა და ანტისხეულის ურთიერთქმედების მნიშვნელობის შესახებ. ექსპერიმენტის მიზანი: ანტიგენისა და ანტისხეულის ურთიერთქმედების მოდელის შექმნა და გამოყენება სისხლის ჯგუფების თავსებადობის განსაზღვრის მიზნით. მასალა: ·საკვები საღებავებით შეფერილი წყალი: წითელი, ლურჯი, მეწამული; ·სუფთა წყალი; ·სინჯარები; ·სინჯარების სადგამი. პროცედურა: 1. მასწავლებელმა მოგამარაგათ წითელი წყლით, ლურჯი წყლით, მეწამული წყლით (წითელს + ლურჯი = მეწამულს) და სუფთა წყლით. წითელი ფერის წყალი "A ჯგუფის სისხლია”, ლურჯი - "B ჯგუფისა”, მეწამული - "AB ჯგუფისა”, სუფთა - "O ჯგუფისა”. 2. ოთხივე სინჯარა მოათავსეთ სადგამში და დანომრეთ 1-დან 4-მდე. 3. პირველ სინჯარაში ჩაასხით 1სმ3 "A ჯგუფის სისხლი”; მეორეში - 1 სმ3 "B ჯგუფის სისხლი”; მესამეში - 1სმ3 "AB ჯგუფის სისხლი”; მეოთხეში - 1სმ3 "O ჯგუფის სისხლი”. თითოეული სინჯარა ასახავს სისხლის რეციპიენტს (მიმღებს). 4. თითოეულ სინჯარას დაამატეთ 1სმ3 A ჯგუფის სისხლი (დონორის სისხლი). მონაცემთა ცხრილში ჩაწერეთ სინჯარებში - "რეციპიენტის სისხლში” - მომხდარი ფერის ყველა ცვლილება. 5. თუ წყალმა ფერი იცვალა, ეს ნიშნავს, რომ მოხდა "აგლუტინაცია-შეწებება” და ეს ჯგუფები არათავსებადია. თუ ფერი იგივე დარჩა - სისხლის ეს ჯგუფები თავსებადია. შედეგები ჩაიწერეთ გრაფაში მოცემული ნიმუშის მიხედვით. 6. გაიმეორეთ მე-3-4 ნაბიჯი, შემდეგ დაამატეთ თითოეულ სინჯარას "B ჯგუფის სისხლი”. მონაცემები ჩაიწერეთ. 7. გაიმეორეთ მე-3-4 ნაბიჯი, შემდეგ დაამატეთ თითოეულ სინჯარას "AB ჯგუფის სისხლი”. მონაცემები ჩაიწერეთ. 8. გაიმეორეთ მე-3-4 ნაბიჯი, შემდეგ დაამატეთ თითოეულ სინჯარას "O ჯგუფის სისხლი”. მონაცემები ჩაიწერეთ. ანალიზი და დასკვნა 1. სისხლის რომელი ჯგუფების კომბინაციის შედეგად მოხდა "აგლუტინაცია”? ახსენით, რატომ. 2. სისხლის რომელი ჯგუფები აღმოჩნდა თავსებადი? ახსენით, რატომ. 3. რომელი ჯგუფის სისხლს შეუძლია გახდეს დონორი ყველა ჯგუფის სისხლისთვის? რატომ? 4. რომელი ჯგუფის სისხლს შეუძლია იყოს რეციპიენტი ყველა ჯგუფის სისხლისთვის? რატომ? მონაცემთა ცხრილი 2: ანტიგენ-ანტისხეულის რეაქციების სიმულირება რეციპიენტის სისხლის ჯგუფები დონორის სისხლის ჯგუფები A (წითელი წყალი) B (ლურჯი წყალი) AB (მეწამული წყალი) O (სუფთა წყალი) A (წითელი წყალი) B (ლურჯი წყალი) AB (მეწამული წყალი) 0 (სუფთა წყალი) რეკომენდაცია მასწავლებლებისთვის: დაკვირვება ხდება "რეციპიენტის სისხლის” ფერის ცვლილებაზე! მაგალითად, როდესაც "AB ჯგუფის რეციპიენტის სისხლს” (სინჯარაში მეწამული წყალია) ემატება "დონორის B ჯგუფის სისხლი” (ლურჯი წყალი), სინჯარაში ხსნარის შეფერილობა არ იცვლება, რადგან მეწამული წყალი შეიცავს წითელ საღებავს და ლურჯთან შერევით მიიღება ისევ მეწამული ფერი. ამრიგად, AB ჯგუფის რეციპიენტისთვის B ჯგუფის სისხლი თავსებადია. როდესაც, პირიქით, B ჯგუფის სისხლია რეციპიენტი (სინჯარაში ლურჯი წყალია), ხოლო დონორის სისხლი AB ჯგუფისაა (მეწამული ხსნარი), "რეციპიენტის სისხლის შეფერილობა” შეიცვლება: სინჯარაში ლურჯი წყალი მეწამული გახდება ("დონორის სისხლი” - მეწამული წყალი - შეიცავს წითელ საღებავს და ლურჯთან შერევით მიიღება მეწამული ფერი). ამრიგად, B ჯგუფის რეციპიენტისთვის AB ჯგუფის სისხლი შეუთავსებელია. რასაკვირველია, ექსპერიმენტის შედეგების შეჯამებისას სისხლის ჯგუფების შეთავსება-შეუთავსებლობა უნდა აიხსნას ანტიგენ-ანტისხეულის ურთიერთქმედების საფუძველზე. მაგალითად, AB ჯგუფის სისხლი არის უმაღლესი ხარისხის რეციპიენტი (იღებს ყველა ჯგუფის სისხლს), რადგან ამ ჯგუფის სისხლის პლაზმაში არც ერთი ანტიგენის (A და B) საწინააღმდეგო ანტისხეულის წარმოქმნა არ ხდება, ხოლო O ჯგუფის სისხლი უმაღლესი ხარისხის დონორია (გადაესხმება ყველა ჯგუფის სისხლს), რადგან ამ ჯგუფის სისხლის ერითროციტებში არ არის ანტიგენი. O ჯგუფის სისხლი მხოლოდ O ჯგუფის სისხლს იღებს, რადგან ნებისმიერი სხვა ჯგუფის სისხლის გადასხმისას ერითროციტების მემბრანებში არსებულ ანტიგენებს აღიქვამს როგორც უცხოს და მათ (A და B ანტიგენების) საწინააღმდეგოდ წარმოქმნის ანტისხეულებს, რაც ერითროციტების შეწებებას იწვევს.