Woda - czysta przyjemność!
Scenariusz zajęć realizowanych zgodnie z metodologią STEM w oparciu o zasoby Zintegrowanej Platformy Edukacyjnej, opracowany w ramach rządowego programu wspierania organów prowadzących szkoły i placówki w rozwijaniu umiejętności cyfrowych dzieci i młodzieży na lata 2025‑2029 – „Cyfrowy Uczeń” (Dz.U.2025.1254)
Informacje ogólne
Imię i nazwisko autora:
Agnieszka Chomicka‑Bosy
Karolina Żelazowska‑Byczkowska
Przedmiot wiodący:
matematyka
Filary metodologii STEM realizowane w ramach zajęć:
(S) przedmioty przyrodnicze
biologia
geografia
(T) technologie
informatyka
(E) inżynieria
(M) matematyka
Etap edukacyjny:
III etap - szkoła ponadpodstawowa
liceum ogólnokształcące
technikum
szkoła branżowa
Pracownia STEM wspierana przez scenariusz:
P1: Projektowanie i prototypowanie
Czas potrzebny na realizację zajęć:
135 minut (3 godziny lekcyjne)
Sugerowany sposób organizacji czasu:
zajęcia realizowane w całości w sposób ciągły
Krótki opis zajęć
Zajęcia łączą obserwację przyrodniczą, analizę danych i kontekst technologiczny. Uczniowie badają próbki wody pod mikroskopem, porównują je jakościowo i ilościowo, a następnie wykorzystują elementy kombinatoryki, rachunku prawdopodobieństwa oraz analizy danych do wnioskowania o czystości i pochodzeniu próbek. Kolejne aktywności pozwalają modelować zasoby słodkiej wody na Ziemi, interpretować dane przestrzenne i zrozumieć zależności hydrologiczne. Pod koniec lekcji uczniowie potrafią tworzyć proste modele matematyczne, interpretować dane empiryczne i argumentować swoje wnioski w kontekście środowiskowym i społecznym.
Tytuły i odnośniki do e‑materiałów z ZPE, w oparciu o które przygotowane są zajęcia
Podstawowe formuły w arkuszu kalkulacyjnym – zadania maturalnePodstawowe formuły w arkuszu kalkulacyjnym – zadania maturalne
Praktyczna kombinatorykaPraktyczna kombinatoryka
Przyczyny niedoboru wody w PolscePrzyczyny niedoboru wody w Polsce
Jak chronić wody przed zanieczyszczeniami?Jak chronić wody przed zanieczyszczeniami?
Zasady zrównoważonego rozwojuZasady zrównoważonego rozwoju
Zasoby wody w przyrodzieZasoby wody w przyrodzie
Gospodarowanie zasobami wodnymi. Skutki nadmiernego poboru wodyGospodarowanie zasobami wodnymi. Skutki nadmiernego poboru wody
Problemy wynikające z eksploatacji zasobów odnawialnych i nieodnawialnych ZiemiProblemy wynikające z eksploatacji zasobów odnawialnych i nieodnawialnych Ziemi
Ślad ekologicznyŚlad ekologiczny
Konflikty międzynarodowe i etniczne na obszarze Afryki – SudanKonflikty międzynarodowe i etniczne na obszarze Afryki – Sudan
Cele lekcji oraz realizowane punkty podstawy programowej
Cel ogólny zajęć:
Uczeń konstruuje wiedzę na temat znaczenia wody w środowisku, gospodarce i technologii, wykorzystując metody badawcze, obserwacje mikroskopowe oraz analizę danych ilościowych i jakościowych, a następnie interpretuje zależności przyrodnicze i matematyczne, formułuje wnioski oraz tworzy modele i reprezentacje danych dotyczących zasobów wodnych i ich wykorzystania.
Cele operacyjne w sferze kognitywnej zgodnie ze zrewidowaną taksonomią Blooma
Z zakresu pamiętania informacji
(przywoływanie istotnych informacji).
Uczeń:
przywołuje podstawowe pojęcia dotyczące zasobów wodnych, rodzajów wody i infrastruktury wodociągowej,
odtwarza przykłady danych statystycznych dotyczących dostępu do wody w Polsce i na świecie.
Z zakresu rozumienia informacji
(wyjaśnienie istotnych informacji).
Uczeń:
wyjaśnia znaczenie jakości wody i przyczyn różnic między próbkami,
interpretuje dane matematyczne i ekologiczne dotyczące wody (średnie, proporcje, różnice regionalne),
opisuje zależności między wynikami obserwacji mikroskopowych a jakością wody.
Z zakresu zastosowania informacji
(rozwiązywanie problemów o zamkniętej strukturze, o jednoznacznym rozwiązaniu).
Uczeń:
konstruuje arkusz z danymi, stosując podstawowe przeliczenia i funkcje (średnia, procenty, różnice),
porządkuje dane o wodzie i wykonuje wykresy oraz proste modele ilościowe (np. udział procentowy, średnie regionalne),
stosuje dane pomiarowe do oceny czystości próbek.
Z zakresu analizowania, oceniania i tworzenia informacji
(rozwiązywanie problemów o otwartej strukturze, tworzenie własnych rozwiązań zadanych problemów, ocena dotycząca wartości idei lub materiałów).
Uczeń:
projektuje i realizuje badanie próbek wody, wykorzystując obserwacje mikroskopowe oraz pomiary ilościowe,
analizuje otrzymane dane pod kątem błędów, zależności i zmienności wyników,
ocenia wiarygodność sensorycznych i ilościowych obserwacji (degustacja, pomiary),
tworzy i uzasadnia własny model matematyczny dotyczący śladu wodnego technologii cyfrowych / AI,
formułuje wnioski na podstawie dowodów, a nie przekonań, i ocenia możliwe interpretacje wyników.
Sposób realizacji zaplanowanych celów przez nauczyciela
Nauczyciel:
stosuje metody aktywizujące i konstruktywistyczne: praca badawcza, iteracyjne prototypowanie, degustacja, pomiary, obserwacje mikroskopowe, dyskusje w zespole,
moderuje, a nie demonstruje — zadaje pytania, sugeruje iteracje, wspiera formułowanie hipotez i analizę błędów,
prowadzi ucznia przez cały proces STEM: od obserwacji jakościowych do analizy statystycznej i modelowania,
wykorzystuje materiały ZPE, dane GUS i narzędzia cyfrowe, w tym arkusz kalkulacyjny jako narzędzie matematyczne,
umożliwia różnicowanie poziomu trudności zadań, dopuszczając własne sposoby notowania, mierzenia i porównywania danych,
organizuje pracę w zespołach badawczych, w których uczniowie dzielą się rolami: obserwator, analityk, dokumentujący, prezentujący wyniki,
zapewnia bezpieczeństwo pracy z wodą i sprzętem, w tym mikroskopem, oraz stwarza warunki do samodzielnego eksperymentowania.
Realizowane punkty podstawy programowej kształcenia ogólnego dla danego przedmiotu
Przygotowanie do zajęć
Przygotowanie nauczyciela
Przygotowanie nauczyciela
Zapoznanie się z materiałami ZPE
Przygotowanie:
zestawy do degustacji (4 wody butelkowane + 1 kranowa, kubki, opaski na oczy, karty wyników),
pojemnik ok. 10–13 l jako model zasobów wody, miarki / butelki pomocnicze,
wybrane tabele GUS (wydruk lub w pliku),
mikroskopy, szkiełka, pipety, probówki, ręczniki papierowe,
dostęp do komputerów / tabletów z arkuszem kalkulacyjnym,
projektor / tablica multimedialna do prezentacji danych.
Co zrobić, aby zajęcia były dostępne dla wszystkich uczniów?
Praca w zróżnicowanych grupach, jasny podział ról (np. degustator, notujący, osoba licząca, osoba obsługująca komputer).
Instrukcje w kilku formach: krótki opis ustny + karta z piktogramami / schematem.
Dla uczniów z trudnościami poznawczymi: mniej próbek / mniejszy zakres obliczeń, skupienie na porównaniach jakościowych, gotowe szablony tabel.
Dla uczniów z nadwrażliwością sensoryczną: możliwość rezygnacji z degustacji i przejęcia roli notującego lub analityka danych.
Dla uczniów słabowidzących: powiększone wydruki, wyraźne kontrastowe tabele; dla niesłyszących – instrukcje pisemne.
Dla uczniów uzdolnionych: zadania rozszerzające (np. własny model prawdopodobieństwa, dodatkowe wskaźniki z danych GUS, krytyczna analiza źródeł).
Przygotowanie uczniów
Przyniesienie małych próbek wody z różnych źródeł (np. z domu, deszczówka, pobliski staw/jezioro – w bezpiecznych, opisanych pojemnikach).
Kluczowe zasady bezpieczeństwa podczas zajęć
Degustacja: każdy korzysta z własnego kubka, wody tylko z pewnych źródeł (kran + wody butelkowane), brak degustacji wody z otwartych zbiorników.
Higiena: mycie rąk przed i po doświadczeniach, nie dotykanie ust / oczu podczas pracy z próbkami.
Praca z wodą: natychmiastowe wycieranie rozlanych płynów, by uniknąć poślizgnięć.
Mikroskopy i szkło: ostrożne obchodzenie się ze szkiełkami, zakaz biegania po pracowni, odkładanie sprzętu zgodnie z instrukcją nauczyciela.
Przebieg zajęć
Faza wprowadzająca
Czas [min] | Działania nauczyciela | Działania uczniów | Uwagi / wskazówki metodyczne |
|---|---|---|---|
1. Rozpoczęcie i cel zajęć | |||
10 minut | Aktywność wprowadzająca „Matematyka nabita w butelkę”. To ćwiczenie stanowi wersję degustacji porównawczej, która została zaprojektowana jako doświadczenie matematyczno‑badawcze wprowadzające elementy rachunku prawdopodobieństwa, kombinatoryki oraz interpretacji danych jakościowych. Zadaniem zespołu jest przeprowadzenie „ślepego testu” pięciu wód – czterech butelkowanych i jednej kranowej – podanych w identycznych pojemnikach. | Uczniowie pracują w grupach, wyznaczają degustatora, przygotowują protokół badań, zbierają obserwacje i dyskutują sensoryczne różnice pomiędzy próbkami. Następnie, jeszcze przed ujawnieniem „który numer jest kranowy”, uczniowie przekształcają obserwacje w zadanie matematyczne. | Wartość edukacyjna wynika z konieczności samodzielnego projektowania protokołu degustacyjnego, współpracy zespołowej, sformułowania hipotez i krytycznej interpretacji wyników, a także z umiejętności przechodzenia od doświadczenia jakościowego do formalnej analizy matematycznej. Jeśli lekcja jest prowadzona w regionach, w których woda kranowa jest mniej smaczna niż w innych warto przegotować, użyć kranu z filtrem lub darmowej wody oligoceńskiej z otwartych punktów poboru. |
10 minut | Nauczyciel przedstawia cel aktywności – porównanie jakościowych i ilościowych informacji oraz analiza prawdopodobieństwa w sytuacji, w której uczniowie wydają osąd bez wystarczających danych. Podaje zasady i ograniczenia oraz zachęca do iteracyjnego sposobu pracy: degustacja – zapis wyniku – interpretacja – ponowna dyskusja. | Uczniowie pracują w modułach: | Przestrzeń i przygotowanie – 1 zestaw na 1 zespół (5 osób): 5 kubków ponumerowanych 1–5, 5 identycznych butelek: 4 ze sklepową wodą niskomineralizowaną + 1 z wodą kranową (opcjonalnie przegotowaną), opaski lub chusty do zasłonięcia oczu degustatora, ręczniki papierowe, karta protokołu degustacyjnego (tabela obserwacji i wyników). Zasady zadania: degustator próbuje każdej próbki tylko raz, degustator wskazuje jedną butelkę jako „kranową”, cała grupa notuje wszystkie obserwacje i wskazania. |
10 minut | Przed ujawnieniem przez nauczyciela informacji na temat tego, w której butelce jest woda “z kranu”. nauczyciel proponuje zadanie z Załącznika 01. | Uczniowie rozwiązują zadanie stosując dowolną strategię. Odpowiedzi mogą być intuicyjne. | Zadanie jest wprowadzeniem do zajęć z materiałem ZPE - Praktyczna kombinatorykaPraktyczna kombinatoryka |
3. Ile wody słodkiej jest na świecie? | |||
10 minut | Nauczyciel prezentuje uczniom pojemnik o pojemności 13 l (symbolizujący całkowite zasoby wodne Ziemi). Uczniowie w zespołach próbują oszacować, jaki jest udział w tej objętości: wody słodkiej w lodowcach i pokrywie lodowej, wody podziemne, wody powierzchniowe (jeziora, rzeki, mokradła). | Uczniowie mogą wyrażać swoje przypuszczenia lub prezentować wiedzę np.: w formie ułamków, procentów, proporcji. Uczniowie weryfikują rozwiązanie z materiałem Zasoby wody w przyrodzieZasoby wody w przyrodzie . | |
Faza realizacyjna
Czas [min] | Działania nauczyciela | Działania uczniów | Uwagi / wskazówki metodyczne |
|---|---|---|---|
„Woda – czysta przyjemność!” | |||
45 minut | Cel aktywności: rozwijanie umiejętności obserwacji i analizy danych przyrodniczych poprzez samodzielne badanie próbek wody; zastosowanie metod ilościowych i jakościowych do ich opisu; porównywanie wyników na podstawie zebranych danych, takich jak tabele, wykresy i statystyka opisowa; oraz wykorzystanie technologii cyfrowej, w tym mikroskopu elektronicznego, zdjęć i pomiarów, jako narzędzi dokumentowania i interpretacji wyników badań. Nauczyciel zaprasza uczniów do realizacji zadania opisanego w Załączniku 2. | Uczniowie pracują w zespołach 3‑4 osobowych i przygotowują próbki, np.: woda z kranu, woda deszczowa, woda ze zbiornika naturalnego (staw, jezioro, rzeka). Każda grupa pobiera niewielką ilość wody do probówki lub na szkiełko, opisuje próbkę i zapisuje datę oraz miejsce pozyskania. Uczniowie mogą korzystać z karty badacza lub opracować własne zestawienie np. w arkuszu typu excel. | Obserwacje mikroskopowe uczniów uzupełnia materiał ZPE: Symulacja interaktywna I - Wirtualny mikroskop. Bakterie chorobotwórcze - zpe.gov.pl; Symulacja interaktywna II - Wirtualny mikroskop. Bakterie chorobotwórcze - zpe.gov.pl. Materiał uzupełniający: chemia Jak chronić wody przed zanieczyszczeniami?Jak chronić wody przed zanieczyszczeniami?; geografia: Gospodarowanie zasobami wodnymi. Skutki nadmiernego poboru wodyGospodarowanie zasobami wodnymi. Skutki nadmiernego poboru wody. Materiały: nauczyciela - załącznik 2. Woda - czysta przyjemność!, uczniów - załącznik 3. Woda - czysta przyjemność! |
Cyfrowy ślad wody – ile kosztuje godzina w chmurze? Krótkie ćwiczenie refleksyjno‑analityczne | |||
30 minut | Nauczyciel wprowadza pojęcie śladu wodnego technologii cyfrowych, podając przykłady: woda potrzebna do chłodzenia serwerowni, woda zużywana przy produkcji sprzętu komputerowego, wzrost zużycia energii i zasobów w związku z rozwojem AI i pracy w chmurze. Nauczyciel nie podaje wzoru ani gotowej odpowiedzi, a jedynie moderuje dyskusję, prosząc o: identyfikację zmiennych, propozycję źródeł danych, sposób organizacji kalkulacji. | Uczniowie pracują zespołowo lub w parach, tworząc listę danych potrzebnych do modelu (np.): zużycie energii na jednostkę czasu przez aplikację, średnia ilość wody potrzebna do chłodzenia serwerowni na 1 kWh, przybliżona liczba godzin pracy użytkownika, liczba urządzeń i ich udział energetyczny, koszt wodny produkcji sprzętu rozłożony na czas jego użycia. Następnie uczniowie proponują sposób wyliczenia w arkuszu kalkulacyjnym, np.: tworzą formę tabelaryczną z kolumnami: energia, woda/kWh, czas użycia, wynik. Określają, które dane można oszacować, a które należy znaleźć w źródłach, rozważają wstępne warianty obliczeń (model minimalny, średni, maksymalny), zastanawiają się, jak wpłyną na wynik różne założenia i skąd wynikają różnice. | Nie wymagamy precyzyjnych danych – ćwiczenie ma charakter badawczo‑modelowy, a nie laboratoryjny. Ważniejsze od uzyskania „dokładnej liczby litrów” jest: identyfikacja zmiennych, logiczna konstrukcja modelu, rozumienie, że wynik zależy od przyjętych założeń. Idealnie, jeśli uczniowie zauważą, że: dane źródłowe mogą być niejednorodne, oszacowania są szacowaniem inżynierskim, matematyka służy do modelowania rzeczywistości, a nie tylko liczenia. Opcjonalnie: zadanie nawiązujące do materiału ZPE Praktyczna kombinatorykaPraktyczna kombinatoryka. Załącznik 4. Woda - czysta przyjemność! |
Faza podsumowująca
Czas [min] | Działania nauczyciela | Działania uczniów | Uwagi / wskazówki metodyczne |
|---|---|---|---|
Zakończenie - prezentacja wyników i dyskusja | |||
15 minut | Nauczyciel zaprasza uczniów do wykonania wspólnej mapy dowodów i wniosków, która syntetyzuje całą lekcję. | Uczniowie odnoszą się do swojej wiedzy wyjściowej: Co myśleliśmy na początku? Co nas zaskoczyło? Co dzisiaj rozumiemy inaczej? | W podsumowaniu ważne jest podkreślenie, że każda grupa zgromadziła realne dowody, a nie opinie — czyli wyniki pomiarów, zdjęcia prototypów, obserwacje mikroskopowe, fragmenty projektów lub szkice. |
Po zajęciach
Propozycja działań dla uczniów, które mają na celu integrację i utrwalenie zdobytej wiedzy
Portfolio eksperymentalne – uczniowie aktualizują dokumentację z zajęć (zdjęcia kolejnych prototypów, tabele pomiarów, wnioski, refleksje). Portfolio może mieć formę cyfrową lub papierową.
Rozszerzenie dla uczniów uzdolnionych:
proponujemy porównanie modeli, analizę błędu, próbę wskazania najbardziej istotnej zmiennej,
eksperyment myślowy: „Jak zmienia się wynik globalnie, jeśli liczba użytkowników rośnie”.
Opcjonalnie jako rozwinięcie materiały ZPE:
GEOGRAFIA Problemy wynikające z eksploatacji zasobów odnawialnych i nieodnawialnych ZiemiProblemy wynikające z eksploatacji zasobów odnawialnych i nieodnawialnych Ziemi
BIOLOGIA Ślad ekologicznyŚlad ekologiczny
WOS Konflikty międzynarodowe i etniczne na obszarze Afryki – SudanKonflikty międzynarodowe i etniczne na obszarze Afryki – Sudan
Propozycja ewaluacji lekcji i stopnia realizacji zaplanowanych celów edukacyjnych
Ewaluacja lekcji w zakresie:
praca zespołowa: współpraca, dzielenie ról, iteracje,
badania i dokumentacja: jakość próbek, obserwacje, zdjęcia, notatki,
matematyka w praktyce: pomiary, wykresy oraz obliczenia,
myślenie komputacyjne: dekompozycja, planowanie, iteracje,
innowacyjność i samodzielność: własne rozwiązania, usprawnienia.
Pytania podsumowujące dla uczniów:
Co nas dziś zaskoczyło?
Jak matematyka pomaga zrozumieć badania?
Jakie wyniki były dowodem, a jakie opinią?
Co można by zbadać dokładniej?
Warto zachęcać uczniów do projektowania własnych zadań, analiz i modeli opartych na realnych danych z ich eksperymentów. W ten sposób zaczynają dostrzegać, że matematyka jest językiem opisu świata – pozwala porządkować obserwacje, ujawniać zależności, przedstawiać wyniki w sposób zrozumiały i oparty na dowodach, a nie na intuicji czy domysłach. Matematyka pomaga wyjaśniać nawet zjawiska pozornie przypadkowe, ponieważ w ramach kombinatoryki i rachunku prawdopodobieństwa również „przypadek” staje się analizowalny, policzalny i porównywalny. Dzięki temu uczniowie widzą, że matematyczne narzędzia nie są abstrakcyjne, lecz służą interpretowaniu rzeczywistości i podejmowaniu świadomych, logicznych decyzji.
Bibliografia i załączniki
Szczegółowy wykaz elementów e‑materiałów z ZPE wykorzystanych do opracowania scenariusza
Tytuł e‑materiału | Odnośnik | Element e‑materiału |
|---|---|---|
Przyczyny niedoboru wody w Polsce | https://zpe.gov.pl/b/przyczyny-niedoboru-wody-w-polsce/P19Q8SZRp | analiza regionalnych problemów wodnych w Polsce |
Jak chronić wody przed zanieczyszczeniami? | https://zpe.gov.pl/b/jak-chronic-wody-przed-zanieczyszczeniami/PMG4pc2RB | uzupełnienie kontekstu ochrony jakości wody |
Zasady zrównoważonego rozwoju | https://zpe.gov.pl/b/zasady-zrownowazonego-rozwoju/PThZ2PphX | powiązanie tematu wody z ideą zrównoważonego rozwoju |
Zasoby wody w przyrodzie | https://zpe.gov.pl/b/zasoby-wody-w-przyrodzie/PTqW5jIjW | modelowanie udziału zasobów słodkiej wody na Ziemi |
Gospodarowanie zasobami wodnymi. Skutki nadmiernego poboru wody | https://zpe.gov.pl/b/gospodarowanie-zasobami-wodnymi-skutki-nadmiernego-poboru-wody/P1EytS2lS | rozszerzenie problematyki gospodarowania wodą |
Problemy wynikające z eksploatacji zasobów odnawialnych i nieodnawialnych Ziemi | https://zpe.gov.pl/b/gospodarowanie-zasobami-wodnymi-skutki-nadmiernego-poboru-wody/P1EytS2lS | kontekst środowiskowy i globalny zasobów naturalnych |
Ślad ekologiczny | https://zpe.gov.pl/b/slad-ekologiczny/PNYQaFKLV | rozszerzenie refleksji nad śladem wodnym i środowiskowym |
Konflikty międzynarodowe i etniczne na obszarze Afryki – Sudan | https://zpe.gov.pl/b/konflikty-miedzynarodowe-i-etniczne-na-obszarze-afryki–sudan/PUGrxlLYZ | kontekst społeczno‑polityczny związany z zasobami wodnymi |
Załączniki
Inne niezbędne środki i pomoce dydaktyczne
Zajęcia są realizowane w przestrzeni Pracowni 1. STEM – konstruowanie i prototypowanie robotów, z wykorzystaniem następującego wyposażenia podstawowego:
Monitor interaktywny o przekątnej ekranu min. 75 cali ze stojakiem, wykorzystywany do:
prezentacji multimedialnych,
demonstracji modeli 3D,
analizy wyników i wykresów,
interaktywnej pracy z zasobami cyfrowymi i platformą ZPE.
Laptopy i tablety, niezbędne do:
pracy projektowej,
modelowania 2D i 3D,
opracowania dokumentacji i arkuszy kalkulacyjnych,
programowania robotów i obsługi środowisk symulacyjnych,
wyszukiwania informacji i analizy źródeł.