Imię i nazwisko autora:

Tomasz Cap

Przedmiot:

Fizyka

Temat zajęć:

Zastosowania promieniowania jonizującego i radioizotopów w medycynie

Grupa docelowa:

III etap edukacyjny, liceum, technikum, zakres podstawowy i rozszerzony

Podstawa programowa:

Cele kształcenia – wymagania ogólne
I. Wykorzystanie pojęć i wielkości fizycznych do opisu zjawisk oraz wskazywanie ich przykładów w otaczającej rzeczywistości.
II. Rozwiązywanie problemów z wykorzystaniem praw i zależności fizycznych.

Zakres podstawowy
Treści nauczania – wymagania szczegółowe
I. Wymagania przekrojowe. Uczeń:
4) przeprowadza obliczenia liczbowe posługując się kalkulatorem;
15) wyodrębnia zjawisko z kontekstu, nazywa je oraz wskazuje czynniki istotne i nieistotne dla jego przebiegu.
XI. Fizyka jądrowa. Uczeń:
8) wymienia przykłady zastosowania zjawiska promieniotwórczości w technice i medycynie.

Zakres rozszerzony
Treści nauczania – wymagania szczegółowe
I. Wymagania przekrojowe. Uczeń:
4) przeprowadza obliczenia liczbowe posługując się kalkulatorem;
19) wyodrębnia zjawisko z kontekstu, nazywa je oraz wskazuje czynniki istotne i nieistotne dla jego przebiegu.
XII. Elementy fizyki relatywistycznej i fizyka jądrowa. Uczeń:
14) wymienia przykłady zastosowania zjawiska promieniotwórczości w technice i medycynie.

Kształtowane kompetencje kluczowe:

Zalecenia Parlamentu Europejskiego i Rady UE z 2018 r.:

• kompetencje w zakresie rozumienia i tworzenia informacji,

• kompetencje matematyczne oraz kompetencje w zakresie nauk przyrodniczych, technologii i inżynierii,

• kompetencje cyfrowe,

• kompetencje osobiste, społeczne i w zakresie umiejętności uczenia się.

Cele operacyjne:

Uczeń:

1. omawia, czym są radiofarmaceutyki i w jaki sposób promieniowanie jonizujące jest wykorzystywane w medycynie;

2. korzysta z jednostki aktywności promieniotwórczej;

3. oblicza aktywność substancji promieniotwórczej, znając jej czas połowicznego zaniku;

4. wyjaśnia pojęcie dawki pochłoniętej.

Strategie nauczania:

blended‑learning

Metody nauczania

wykład informacyjny, rozwiązywanie zadań rachunkowych

Formy zajęć:

praca indywidualna, praca w parach

Środki dydaktyczne:

monitor interaktywny lub rzutnik do wyświetlania multimedium, laptop lub tablet na parę uczniów

Materiały pomocnicze:

-

PRZEBIEG LEKCJI

Faza wprowadzająca:

Nauczyciel organizuje burzę mózgów na temat wykorzystania promieniowania jonizującego i radioizotopów w medycynie. Zbiera pomysły uczniów i rozdziela je na trzy kategorie: diagnostyka, leczenie, inne zastosowania. Nauczyciel uzupełnia pomysły uczniów o nie wymienione zastosowania.
Nauczyciel wyjaśnia, czym są radiofarmaceutyki. Koncentruje się na wybranych, często stosowanych radioizotopach w medycynie (np. jod‑131, kobalt‑60, technet‑99m, fluor‑18). Wymienia ich zastosowania, metody produkcji oraz pokazuje przykładowe zdjęcia badań diagnostycznych i aparatury medycznej, dedykowanej konkretnym badaniom (SPECT, PET, bomba kobaltowa).
Nauczyciel omawia metody terapii nowotworowej z wykorzystaniem wiązek protonów i ciężkich jonów.

Faza realizacyjna:

Nauczyciel prosi uczniów o przypomnienie pojęcia czasu połowicznego zaniku. 
Następnie ogłasza konkurs, kto najszybciej rozwiąże zadanie 4 z zestawu ćwiczeń i nagradza trzy pierwsze osoby. Dotyczy ono czasu połowicznego zaniku jodu‑131 i można je rozwiązać bez wykonywania obliczeń.
Nauczyciel nawiązuje do terapii z wykorzystaniem jodu‑131 i czasu jego przebywania w organizmie oraz rozmawia z uczniami o biologicznych skutkach podania pacjentowi substancji zawierającej izotopy promieniotwórcze. Wyjaśnia uczniom, w jaki sposób promieniowanie jonizujące wpływa na organizmy żywe.
Uczniowie rozwiązują w parach zadanie 7 z zestawu ćwiczeń, dotyczące dawki otrzymanej przez pacjenta w badaniu diagnostycznym. Nauczyciel wyjaśnia, jakie mogą być skutki nadmiernego napromieniowania i mówi uczniom, że dawki otrzymywane w badaniach diagnostycznych nie są niebezpieczne dla pacjenta.
W następnym etapie lekcji uczniowie rozwiązują w parach zadanie nr 6, dotyczące naturalnej aktywności promieniotwórczej człowieka. Nauczyciel prosi ich o to, by starali się wykonywać samodzielnie obliczenia dotyczące kolejnych pytań, a w razie potrzeby przeanalizowali formuły podane w informacjach zwrotnych. Na koniec, zwraca uczniom uwagę na to, że wykonali właśnie bardzo trudne zadanie, ale bardzo ważne dla każdego, kto chce w przyszłości zajmować się medycyną nuklearną.

Faza podsumowująca:

Dla rozluźnienia toku lekcji oraz podsumowania wiadomości, uczniowie rozwiązują na czas krzyżówkę z zadania 3, a najszybsi otrzymują nagrody. 
Uczniowie oglądają film edukacyjny, zawierający wywiad z profesorem Pawłem Kukołowiczem i rozmawiają, kto chciałby się w przyszłości zajmować radioterapią i dlaczego.

Praca domowa:

W ramach powtórzenia i utrwalenia wiadomości, uczniowie rozwiązują zadania: 1, 2, 5 i 8 z zestawu ćwiczeń oraz wykonują polecenia aktywizujące, umieszczone pod filmem edukacyjnym.

Wskazówki metodyczne opisujące różne zastosowania danego multimedium

Film może być wykorzystany przez uczniów jako praca domowa przed lekcją lub stanowić wprowadzenie do tematu lekcji.