Модерната наука в учебната програма: балансиране на телесното тегло Teach article

Превод Емилия Мурзова (Emilia Murzova). Friedlinde Krotscheck описва как е използвала статия за модерната наука от Science in School като основа на урок за човешкото тяло.

За тийнейджърите уроците в училище са от второстепенно значение. Голяма част от учениците се интересуват предимно от външния си вид, от приятелите си или от това как си прекарват времето извън училище, а освен това са много чувствителни към мнението на своите връстници. Докато правех рецензия на статията в Science in School за потенциална нова хормонална терапия срещу затлъстяването obesity (Wynne & Bloom, 2007), аз се чудех дали мога да използвам тази статия и интересите на десетокласниците (на възраст 15-16 години) в часовете си по биология.

Уроците през първия срок в 10 клас са посветени на „човешкото тяло”; това е първия и единствен път, когато учениците се запознават с темата в дълбочина. През трите месеца аз посвещавах всеки един от 24-те урока (от по 45 минути всеки) на подтемата „хомеостазата и човешкото тяло”, фокусирайки се над статията от Science in School, подкрепяйки я с видео клипове от лекциите The Science of Fat (Evans & Friedman, 2004).

Започнах като зададох въпроса на учениците дали биха искали да опитат един по-различен подход, базиращ се на файловете, които бях подготвила. Учениците трябваше да работят самостоятелно и по групи за да развият собственото си портфолио от информация (бележки, диаграми, есета), да представят резултатите си пред останалите и да участват в дебатите в часовете. Отговориха ми доста ентусиазирано.

През следващите три месеца ентусиазмът им по отношение на темата и на преподавателския подход не секна. Бяха мотивирани сами да изучават системите от органи, да овладеят принципа на хомеостазата и критично да анализират собствения си начин на живот. Бях впечатлена от това колко упорито работеха над своето портфолио – включително и извън часовете – а и се повиши стремежът им да научат повече за науката, да повлияят на насоката на учебния час, да се обучават помежду си, да обсъждат засегнатите етичните въпроси.

Разбира се, що се отнася до темата със затлъстяването, важен аспект е отношението към учениците с повишено или наднормено тегло. Тъй като урокът започна със сравнително продължително обсъждане на темата за хомеостазата и метаболизма, учениците бяха достатъчно предразположени, когато дойде време за обсъждане на индекса на телесното тегло – и разбира се индивидуалната информация за всеки ученик не беше направена достояние на всички.

След началото на дискусията за затлъстяването и научната статия, двамата ученика с наднормено тегло в класа, осъзнавайки, че състоянието им не е такова изцяло по тяхна вина, започнаха свободно да обсъждат хранителните си навици пред класа. Други ученици също говореха свободно за проблемите с теглото, включително анорексия и булимия.

По-долу можете да намерите насоки за провеждане на урока. Използвах го (със съгласието на учениците) за да проведа по различен начин уроците по биология, подобен на начина, по който работят учените. Той помогна на учениците ми да осъзнаят, че фактите лежат в основата на разбирането на модерната наука.

Ако не можете да отделите толкова време на тази тема, е възможно да използвате части от нея или отделни файлове.

1) Ежедневието на учениците

Започнете първия урок с простия въпрос „как сте?” Обсъждайки отговорите им и разделяйки ги на любезни и честни отговори за настоящото им емоционално състояние (напр. тъжен, весел, изморен, отегчен), ще достигнете до причините за тях, например:

• Дали харесват училището
• Дали са гладни или жадни
• Колко и каква храна са консумирали
• Колко са спали.

Оттук насочете дискусията към човешкия метаболизъм и една от диаграмите (енергийния баланс, вляво) на Wynne & Bloom (2007). За домашна работа учениците трябва всеки ден за една седмица да попълват таблица 1, описвайки какво ядат и какви упражнения правят. Всички таблици и файлове, необходими за урока могат да се свалят от сайта на Science in School^w1.

2) Системите от органи

За да разберат темата за метаболизма, учениците трябва да усвоят системите от органи в човешкото тяло и как те работят една с друга за да подържат хомеостазата. По време на целия курс учениците трябва да съберат определен обем от информация за различните функции на системите от органи, като работят по групи или самостоятелно в училище или вкъщи. Ролята на учителя е да осигури материали (учебници, адреси на сайтове, модели, диаграми и друга информация за системите от органи), а учениците сами събират фактите. Самата аз дадох на учениците си много малко насоки за събирането на фактите – помагах най-вече на изоставащите ученици. Други мои колеги може да предпочетат друг подход.

Всяка група ученици се занимава с една система и прави 15 минутна презентация като дава на останалите загадка, която те трябва да разрешат.

След като са получили информацията за всички системи от органи, учениците трябва да използват файл 1 за да:

1. Опишат функциите, които извършва всяка система, както и съставящите я органи.
2. Чрез стрелки и знаци да означат как изброените по-горе системи взаимно си влияят.

Отделих 12 часа за първите две части от урока, след което учениците ми имаха основните познания за системите от органи, как те зависят една от друга и какво е хомеостаза. Единственият урок, който аз преподадох беше за централната нервна система, а всички останали бяха изнесени от учениците.

3) Оценяване на приема на храна и активността

Вземайки предвид данните от таблица 1, учениците трябва да съставят предположение за собствения си енергиен баланс (напр. отслабване или напълняване). След това трябва на съобразят как да сравнят резултатите си с тези на съучениците си – и сами достигат до предложението да индекса на телесната маса (ИТМ).

ИТМ =   тегло (kg)
          (височина (m))²

Като използва формулата или онлайн калзулатор на ИТМ^w2 всеки ученик трябва да пресметне собствения си ИТМ. Може да бъде използвана първата лекция от The Science of Fat („Разкриване на противоречията за напълняването” от Jeffrey M Friedman) за да се покажат някои от недостатъците на ИТМ, а именно, че той не може да се прилага еднакво за всеки.

След това като използват таблица 2 и данните от таблица 1, всеки ученик трябва да изчисли собствения си дневен енергиен баланс и средния за седмицата за да види в коя посока клони. За да направят това, учителят трябва да им даде насоки как да превърнат данните от таблица 1 в килоджаули. Освен това обаче има много уеб сайтове, които правят изчислението или предлагат необходимите насоки^w3.

Пресметнатият енергиен баланс ще е различен за различните ученици – различията започват още о предположението в началото на тази част. На диаграмата за енергийния баланс (по-горе) попълнете енергийния баланс (в kJ), изчислен от всеки ученик и коментирайте резултатите. Учениците ще осъзнаят, че общия разход на енергия може да се раздели на разход за извършване на метаболитните процеси, когато тялото е в покой (основно метаболитно ниво) и разход при движение. Таблица 2 обаче включва само разхода при движение – основното метаболитно ниво варира при различните ученици.

Метаболитният ни разход на енергия може да бъде определен на базата на нашите височина, тегло, пол и възраст^w4, ^w5. Учениците определят основното си метаболитно ниво и включват стойността при изчисляване на енергийния си баланс в таблица 2. Как това променя „положението” на всеки ученик в диаграмата на баланса (по-горе)?

На този етап се представя метаболизма на клетъчно ниво като се използва файл 2. Изролзвайки учебниците си, учениците трябва да отговорят на следните въпроси, правейки връзка между собствения си енергиен баланс и дейността на клетките, тъканите и органите.

1. Да изброят клетъчните структури и органели, участващи във всяка една от посочените на диаграмата функции.
2. Като използват линии и стрелки, да отбележат във файл 2 взаимозависимостта на тези функции.
3. Да сравнят знанията си за клетъчните функции с тези за хомеостазата на човешкото тяло. Да опишат съответствията, които откриват.

При моите ученици това доведе до дискусия по факта, че фенотипът ни – например дали сме високи или дебели – се влияе от начина на функциониране на клетките в органите. Има случай, когато клетките съществуват, но не функционират правилно. Учениците ми заключиха, че хомеостазата се извършва на всички нива – между клетките и между органите – и тази хомеостаза (баланс) е необходим за да имаме здраво тяло.

4) Представяне на статията от Science in School

Дори след като се вземе предвид варирането на метаболитния разход на енергия, не всички ученици биха получили енергиен баланс, близък до 0; вместо това се вижда, че някои консумират повече (или по-малко) отколкото изразходват. Защо? Дискусията трябва да доведе до концепцията за засищането: чувството, че си се нахранил достатъчно.

Тогава представете втората диаграма от Wynne & Bloom (2007) (вдясно) – но без означенията^w1. Разкажете за направеното изследване, на което е посветена статията и обяснете сигналите, подавали при възбуждане на апетит, по време на хранене и за засищане. По-специално внимание при изучаване и обсъждане може да се обърне на ролята на секреторните клетки като се привлече вниманието на учениците към функционирането на клетките в собствените им организми.

Учениците трябва да обозначат диаграмата.

След като вече учениците са запознати с концепцията за ИТМ и дефиницията на затлъстяването, разделете ги на малки групи за да обсъдят проблемите със затлъстяването и нуждата от помощ като използват файл 3^w1.

Накарайте учениците си да си представят, че са затлъснял човек и да отговорят на следните въпроси:

1. С кои от свързаните със затлъстяването недостатъци (виж файл 3) ще се заемете първо?
2. Как ще го направите?
3. Бихте ли помолил за помощ? Ако да, кой?
4. Направете списък със стъпките, които ще предприемете за да постигнете целта си.
5. Как недостатъците от затлъстяването са свързани помежду си? До какво биха довели те?
6. Мислите ли, че затлъстяването може да сполети и Вас? Обяснете.

Обсъждането трябва да ги накара да стигнат до заключението, че затлъстяването е следствие от нарушена хомеостаза, когато някои хора не разпознават чувството на ситост поради неправилно функциониране на секреторните клетки, отговорни за това. Лечението с оксинтомодулин има възможност да предизвика намаляване на теглото чрез внасяне на корекция в енергийния баланс и позволявайки запазване на здравословно равнище на теглото.

5) Поглед върху лечението

Преди оксинтомодулинът да започне да се използва широко за лечение, са необходими още изследвания. От статията на Wynne & Bloom (2007) използвайте карето за клиничните изпитвания (по-долу) за да покажете, че преди да бъдат разрешени лекарствата преминават през много фази на изпитване, които да установят и да минимизират страничните ефекти.

Могат да възникнат или да бъдат поставени следните въпроси:

1. Какъв ефект върху мозъка оказва инжектираният оксинтомодулин?
2. Какъв друг ефект има оксинтомодулинът върху тестваните доброволци, освен постигането на засищанеtriggering satiety?
3. Възможно ли е инжектираният в тялото хормон да наруши производството на оксинтомодулин в тялото (субстратно-инуцирано инибиране)? Направете хипотези.

В заключение

Възложете на учениците да напишат есе – собственото им виждане или размисли върху фактите – за възможните ефекти от използването на оксинтомодулина като лекарство срещу затлъстяване.

Най-накрая учениците могат да обсъдят дали такова едно изследване трябва да бъде финансирано. Защо? Защо не? При моите ученици то доведе до дебати, включващи теми като тази за жертвите на недохранването по света, чиито брой е далеч по-голям в сравнение с този на хората, умиращи заради проблеми, свързани със затлъстяването.

В края на курса студентите трябва да са разбрали че системите ни от органи зависят и си влияят една на друга и че промяната само на един параметър довежда до верига от промени навсякъде в системата. Това е валидно за всяко нарушение в телесната хомеостаза, било то прегряване, гладуване, дори и злоупотреба с медикаменти.