Module 3.3 · Energy and matter in life (Năng lượng và vật chất trong cơ thể)
Thuộc Package 3 · Explain with Systems.
Tôi lần theo được năng lượng và vật chất khi chúng đi qua một sinh vật, và biết chúng đi theo hai kiểu khác nhau.
| Unit | 4 |
| Mastery level | 2 tới 12 |
| Lớp (VN) | 3 tới 12 |
| Key concept chính | Energy (Năng lượng) · Transformation (Chuyển hoá) |
Module này chứa hiểu lầm dai dẳng nhất của cả môn, ở unit 3.
Unit 1 · Living things need energy (Sinh vật cần năng lượng)
Tôi sẽ làm được hiểu rằng sống là một việc tốn năng lượng liên tục.
Mastery level 2-6 · Lớp 3-7 · Energy (Năng lượng)
| Bậc | Learner làm được gì |
|---|---|
| Đang hình thành | Nghĩ chỉ khi vận động mới tốn năng lượng |
| Đạt | Biết cơ thể tốn năng lượng cả khi ngủ |
| Vững | Hiểu năng lượng dùng để giữ trật tự, và ngừng là tan rã |
Bằng chứng đạt. Learner giải thích được vì sao nhịn ăn lâu thì cơ thể yếu đi dù không làm gì nặng.
Hiểu lầm thường gặp. Nằm yên thì không tốn năng lượng. Phần lớn năng lượng của cơ thể dùng cho các việc không nhìn thấy: bơm ion qua màng tế bào, tổng hợp chất, giữ thân nhiệt.
Knowledge node. Nhu cầu năng lượng · Trao đổi chất cơ bản · Năng lượng và sự sống
Unit 2 · Plants make their own food (Thực vật tự tạo thức ăn)
Tôi sẽ làm được giải thích cây lấy vật chất để lớn lên từ đâu.
Mastery level 5-10 · Lớp 6-11 · Transformation (Chuyển hoá) · Energy (Năng lượng)
| Bậc | Learner làm được gì |
|---|---|
| Đang hình thành | Nghĩ cây lấy thức ăn từ đất qua rễ |
| Đạt | Biết cây tự tổng hợp chất hữu cơ từ khí cacbonic, nước và ánh sáng |
| Vững | Hiểu phần lớn khối lượng của một cái cây đến từ không khí, không phải từ đất |
Bằng chứng đạt. Learner giải thích được vì sao đất trong chậu gần như không vơi đi dù cây đã lớn lên rất nhiều.
Hiểu lầm thường gặp. Cây ăn đất, và phân bón là thức ăn của cây. Một cây gỗ nặng hàng tấn mọc lên từ một chậu đất gần như không hao. Khối lượng đó chủ yếu là cacbon lấy từ khí cacbonic trong không khí; phân bón chỉ cung cấp lượng nhỏ khoáng chất.
Đây có lẽ là hiểu lầm gây ngạc nhiên nhất của môn Sinh học, và nó tồn tại tới tận người lớn.
Knowledge node. Quang hợp · Diệp lục · Khí cacbonic · Chất hữu cơ · Vai trò của khoáng chất
Unit 3 · Respiration in every cell (Hô hấp diễn ra trong mọi tế bào)
Tôi sẽ làm được hiểu rằng cây cũng hô hấp, suốt ngày lẫn đêm, kể cả lúc đang quang hợp.
Mastery level 7-12 · Lớp 8-12 · Energy (Năng lượng) · Transformation (Chuyển hoá)
| Bậc | Learner làm được gì |
|---|---|
| Đang hình thành | Tin rằng thực vật quang hợp còn động vật hô hấp |
| Đạt | Biết mọi tế bào sống đều hô hấp để giải phóng năng lượng |
| Vững | Giải thích được cân bằng ròng giữa quang hợp và hô hấp thay đổi theo ngày đêm |
Bằng chứng đạt. Learner dự đoán đúng rằng cây trong bóng tối thải ra khí cacbonic, và giải thích được.
Hiểu lầm thường gặp. Quang hợp và hô hấp là hai việc của hai giới sinh vật, ngược nhau. Thực vật làm cả hai cùng lúc. Ban ngày quang hợp mạnh hơn nên ròng là nhả oxi; ban đêm chỉ còn hô hấp nên ròng là nhả khí cacbonic.
Chưa gỡ được chuyện này thì unit 4 về dòng vật chất trong hệ sinh thái sẽ sai từ gốc.
Knowledge node. Hô hấp tế bào · Ti thể · Quang hợp và hô hấp · Cân bằng khí ngày đêm
Unit 4 · Matter cycles, energy flows (Vật chất tuần hoàn, năng lượng chảy một chiều)
Tôi sẽ làm được phân biệt vật chất quay vòng với năng lượng đi một chiều rồi thoát ra.
Mastery level 9-12 · Lớp 10-12 · Systems (Hệ thống) · Energy (Năng lượng)
| Bậc | Learner làm được gì |
|---|---|
| Đang hình thành | Coi vật chất và năng lượng đi theo cùng một kiểu |
| Đạt | Nêu được nguyên tử quay vòng còn năng lượng thất thoát dần thành nhiệt |
| Vững | Dùng phân biệt này để giải thích vì sao chuỗi thức ăn không dài mãi được |
Bằng chứng đạt. Learner giải thích được vì sao một hệ sinh thái nuôi được rất nhiều cỏ nhưng chỉ nuôi được vài con hổ.
Hiểu lầm thường gặp. Năng lượng cũng tuần hoàn như vật chất. Nếu vậy thì hệ sinh thái không cần mặt trời. Nguyên tử cacbon quay vòng mãi mãi, còn năng lượng đi một chiều: vào bằng ánh sáng, ra bằng nhiệt, và phải được bổ sung liên tục.
Knowledge node. Chu trình vật chất · Dòng năng lượng · Tháp sinh thái · Hiệu suất chuyển hoá giữa các bậc
Dạy module này theo kiểu IB
Concept-based. Khái niệm dẫn dắt là Transformation: sự sống là một chuỗi chuyển hoá liên tục, và mỗi bước đều mất một phần năng lượng thành nhiệt.
Inquiry. Khuôn cân chậu đất, lặp lại thí nghiệm của Van Helmont:
Cân chậu đất khô. Cân hạt giống. Ghi lại cả hai.
↓
Trồng, chỉ tưới nước, theo dõi vài tháng
↓
Cân lại cây và cân lại đất đã sấy khô
↓
"Cây nặng thêm rất nhiều. Đất vơi đi bao nhiêu?" (gần như không)
↓
"Vậy khối lượng cây đến TỪ ĐÂU?"Van Helmont làm thí nghiệm này từ thế kỷ 17 và kết luận sai, cho rằng cây làm từ nước. Kể lại chuyện đó sau khi learner đã có số liệu của mình là một bài học kép: về quang hợp, và về việc dữ liệu đúng vẫn có thể dẫn tới kết luận sai khi thiếu một mảnh kiến thức.