ЭКОЛОГИЗАЦИЯ ЕСТЕСТВЕННО-НАУЧНЫХ ПРЕДМЕТОВ

ЭКОЛОГИЗАЦИЯ ПРЕПОДАВАНИЯ БИОЛОГИИ Е.В. Экзерцееа

В средней общеобразовательной школе экологическое образо­вание должно носить междисциплинарный характер и рассматри­ваться под углом зрения многих предметов. Всесторонний меж­дисциплинарный подход позволяет сформировать у школьников представления о необходимости многопланового анализа экологи­ческих проблем. В структуре даже такого системного подхода к экологическому образованию особое место занимает школьная биология. Этот курс дает представление об экологии как о клас­сической науке, ее традиционных учениях, законах, понятиях. Пре­подавание биологии поэтому составляет важнейший компонент в экологическом воспитании учащихся.

Цель и задачи предмета биологии:

• обеспечить усвоение учащимися основных положений биологической науки о строении, жизнедеятельности организмов изу­чаемых царств живой природы и человека; об их индивидуальном и историческом развитии; о системе органического мира; струк­туре и функционировании экологических систем, об их измене­ниях под влиянием деятельности человека;

• показать познаваемость явлений природы, выработать умение формулировать познавательные задачи, планировать и осуще­ствлять доступные наблюдения и эксперименты, конкретизиро­ вать теоретические идеи;

• начать изучение биологических теорий, идей, в свете которых рассмотреть многообразие видов и экологических систем;

• научить ставить и решать типичные задачи охраны и практического использования живой природы.

Важнейшим принципом биоэкологии является популяционный подход к анализу природных явлений, так как все живые организмы являются совершеннейшей живой системой, способной к са­морегулированию и к самовосстановлению.

Единый курс биологии изучают с 6 по 11 класс. Его целост­ность достигается интеграцией биологических знаний, устранени­ем их фрагментарности, установлением преемственных связей между классами, последовательностью развития основных биоло­гических понятий. Экология является синтезом знаний, получен­ных в процессе изучения как каждого курса в отдельности, так и всего предмета в целом.

Экологические понятия вводят в 6 классе при ознакомлении школьников со взаимосвязями растений между собой и окружаю­щей средой, с приспособленностью растений к среде обитания. Так, при характеристике органов растений в 6 классе школьники обнаруживают взаимосвязь строения и функций.

Углубляют понятия в 7-8 классах. При изучении многообразия растений и животных, их строения и жизнедеятельности (бакте­рии, грибы, животные, природные сообщества) учащиеся рассмат­ривают не только таксономические признаки, но и экологические. Курс 7-8 классов строится на основе сравнительного изучения организмов растений, животных, бактерий и грибов.

Дополняют экологические представления в 9 классе при рас­смотрении связей организма человека с факторами окружающей среды. Программой предусмотрено изучение гигиенических поня­тий, органически связанных с анатомо-физиологическими знани­ями, овладение которыми направлено на привитие учащимся гигиенических навыков и убеждений, заботливо относиться к сво­ему здоровью и здоровью окружающих, а также на предупрежде­ние и искоренение вредных привычек: курения, употребления спиртных напитков и наркотиков.

Расширяют и обобщают биологические понятия в 10 и 11 клас­сах при изучении факторов среды, эволюции органического мира, основ биоценологии и учения о биосфере. Учащиеся знакомятся с ее теорией, процессами видообразования и возникновения при­способлений, с основными направлениями эволюции органичес­кого мира, в том числе с происхождением человека.

Цель учителя - помочь учащемуся в постижении исследуемых явлений во всей их целостности. Хотя в ходе познания анализ и синтез дополняют друг друга, в процессе понимания синтез завер­шает аналитическую сторону исследования. Понимание мира до­стигается благодаря открытию единых, устойчивых структур, лежащих в основе многообразия изменяющихся явлений, - фунда­ментальных закономерностей, свойственных всему миру. Таким образом, при изучении биологии с основами экологии учащийся с помощью учителя организует единую систему знаний. Интегра­цию биоэкологических знаний осуществляют на основе ведущих идей: эволюции, разноуровневой организации живой природы, взаимосвязей в биологических системах и биологических систем с природной средой.

В процессе анализа курса можно выделить три условных части: 1.Растение, животное, человек как самостоятельный организм; взаимосвязь с окружающей средой. Систематизация знаний в дан­ном случае проводится дедуктивным путем: от фактов и наблю­дений (анатомия растений, животных, человека) через эмпиричес­кие зависимости к частным, специфическим законам, к их систе­мам, опираясь на знания фундаментальных закономерностей природы. Содержание развертывается на основе положений кле­точной теории и включает необходимые для последующего вве­дения в биоэкологию, систематику знания: об организменной форме жизни (производители, потребители и разрушители орга­нических веществ, интенсивность размножения организмов, осо­бенности их поведения и распространения, типология на уровне царств: растения, животные, грибы и бактерии). О росте, разви­тии и размножении растений, животных и микроорганизмов, о строении и физиологических функциях человеческого организма, основах его психической деятельности.

2. Биоразнообразие, систематика растений и животных, обоб­щение знаний об эволюции. Обзор биоразнообразия - предпосыл­ка изучения экосистем с точки зрения их охраны и практического использования. Другой критерий - важность информации о них для решения проблем охраны здоровья, окружающей среды, для понимания важнейших производств, для эстетической оценки живой природы. Общие признаки целесообразно сводить в харак­терные образы хордового, позвоночного животных, цветкового растения и др. При изучении каждого таксона конкретизируются те понятия (цитологические, физиологические, морфологические, экологические, эволюционные), которые формируются у школьни­ков начиная с 6 класса. Целесообразно научить выявлять цепи питания, обсуждать различные предположения о филогенетичес­ких связях таксонов. В 8 классе на зоологическом материале впол­не возможно выделение учащимися адаптивных и ароморфных черт строения и функций животных организмов и рассмотрение биоценотических отношений. Изучение свойств животных, расте­ний, грибов и бактерий в надорганизменной системе дает возмож­ность сформировать теоретические понятия «популяция», «вид», «экологическая система», «эволюция».

3. Научные теории, выстроенные с учетом исторической последовательности их возникновения. Зависимость процессов жизнедеятельности, роста, развития и размножения организмов от их биологических особенностей, обусловленных наследственно­стью, а также от условий окружающей среды. Закономерности наследственности и изменчивости организмов. Создание культур­ных биоценозов и других сторон воздействия антропогенного фак­тора на биосферу. Изучение общей биологии как процесса появ­ления, смены и развертывания теорий дает возможность развивать интеллектуальный потенциал старшеклассников, приобщать их к опыту и процессу творческой деятельности, моделирующей науч­ный поиск.

Формирование знаний осуществляется на базе ведущих поня­тий.

Первая группа биолого-экологических понятий, используемых в курсах биологии, - структурно-функциональные особенности различных уровней организации жизни - начиная с молекулярно­го, заканчивая биосферным. Сюда входят понятия: о специфике химического состава и биохимических процессов, характеризую­щих живые системы; о клетке как структурной и функциональной единице жизни, о клетке, организме, популяции, виде, экосисте­ме, биосфере как открытых, саморегулирующихся и самовоспро­изводящихся системах; об обмене веществ, размножении, росте, развитии, раздражимости как всеобщих свойствах живых организ­мов; о регуляторных процессах в живых системах; о связи строе­ния органов с их функциями, а также экологические «законы» Барри Коммонера.

Вторая группа фундаментальных понятий - вопросы эволюции органического мира. Это понятия о движущих силах эволюции и ее направлениях, о микро- и макроэволюции, о приспособленнос­ти организмов к условиям окружающей среды, о происхождении и историческом развитии жизни на Земле, об антропогенезе. Эти понятия необходимо усваивать на протяжении всего курса биоло­гии, выделяя в каждом курсе биологического цикла те вопросы, на основе которых они складываются.

Чтобы учащиеся сознательно усвоили основы экологии, необ­ходимо научить их абстрактно мыслить, обобщать известные им из изученного материала и личных наблюдений факты, умение сформулировать свои суждения. Большое значение имеет подго­товка учащихся к восприятию экологических законов, осуществ­ляемая на протяжении всех школьных курсов биологии.

В курсе ботаники нелегко выделить учебный материал, наибо­лее важный и существенный, который необходимо прочно усво­ить учащимися и овладеть при этом практическими умениями и навыками. Объясняется это особенностью содержания учебного предмета, поскольку в него включены сведения из различных раз­делов ботаники как науки. Экологический подход является связу­ющим звеном всех разделов. Кроме того, широкое использование краеведческого материала о местных дикорастущих и культурных, наиболее типичных и редких растениях закрепляет полученные знания.

Вторым существенным обстоятельством, затрудняющим выде­ление важного материала, является построение курса. Так, в 6 классе в основном проводится изучение отдельных органов рас­тения, что таит в себе опасность потерять целостный живой, раз­вивающийся организм во взаимосвязи с условиями окружающей среды. Поэтому наряду с вопросами, с помощью которых можно выяснить знания учащихся по анатомии и морфологии растений, необходимо включать вопросы и задания, предусматривающие вы­яснение знаний учащихся о процессах жизни растений, понима­ния ими взаимосвязи между этими процессами, условия их про­текания в целостном организме в определенной среде обитания. Например, дидактические задания по теме «Корень».

Величина корневой системы растения зависит от условий про­израстания. Какое растение, выросшее на влажной почве или в пу­стыне, имеет более глубоко проникающую в почву корневую сис­тему? Укажите причину, влияющую на развитие корневой системы. Почему не следует держать комнатные растения в жестяных банках, кастрюлях и другой металлической посуде, а также окра­шивать деревянные ящики и глиняные горшки, в которых нахо­дятся растения, масляной краской?

Дежурный ученик полил холодной водой комнатные растения, выращиваемые в классе. Через некоторое время растения завяли. Объясните: почему комнатные растения нужно поливать не холод­ной (особенно зимой), а теплой водой?

Длина всех корней одного дерева ели может быть равна 2000 м, а одного дерева сосны - в шесть раз больше. Можно ли по этим данным сказать, какая из двух пород более приспособлена к сухо­сти почвы?

При изучении листа в связи с выяснением особенностей све­товых и теневых листьев приводится такой пример: «В килограм­ме свежих листьев разных растений содержится разное количество хлорофилла: у подорожника - 1,8 г, у аспидистры - 4 г. Какое из этих растений световое, какое теневое?» (Ответ: подорожник -световое, аспидистра - теневое.)

Лабораторные работы помогают глубже понять происходящие в природе процессы.

Срежьте с березы ветку, обмакните ее срезанной частью в воду и выньте из воды. На поверхности среза вы увидите большую кап­лю. Понаблюдайте за этой каплей: пройдет не менее минуты - и она исчезнет. Что происходит с каплей воды на срезе ветки бере­зы?

Бывая на прогулке, вы приносите букет полевых цветов, кото­рые начинают увядать. Но чтобы они снова ожили, концы их стеб­лей нужно разрезать вдоль на четыре части и затем поставить цве­ты в теплую воду. Этот способ в большинстве случаев дает хоро­шие результаты. Почему?

На заключительном уроке «Роль зеленых растений в природе и жизни человека и их охрана» учащиеся должны уяснить, что зеленым листьям растений принадлежит ведущая роль в кругово­роте кислорода на нашей планете. При помощи их создается та биомасса, которая используется самим растением, животным ми­ром и человеком (продуценты).

В курсе ботаники программа предусматривает раскрытие уча­щимися значения растений в природе и жизни человека, на осно­ве чего развивается мысль о необходимости их охраны. Особенно большие возможности в освещении экологических вопросов име­ют темы «Побег» (особенности микроскопического строения ли­ста в связи с его функциями; фотосинтез и его значение; дыхание; испарение воды листьями; озеленение населенных пунктов и по­мещений) и «Растения и окружающая среда» с точки зрения эко­логии как влияния факторов среды на организм. Большую помощь в плане природоохранной тематики на этом уроке могут оказать разнообразные дидактические материалы, упражнения, задачи. Например:

1. Важную роль играют зеленые насаждения в процессах:

• газообмена (вспомнить процесс). Это их свойство используется в условиях города. При подборе деревьев и кустарников для озе­ленения следует учитывать активность зеленых насаждений в этом процессе. Тополь берлинский в 7 раз больше ели обыкно­венной поглощает углекислый газ и выделяет кислород, дуб черешчатый - в 4,5 раза, липа крупнолистная в - 2,5 раза. Почему при озеленении нельзя полностью исключить хвойные породы?

• Вырабатывания особых летучих и нелетучих веществ - фитон­цидов, угнетающих жизнедеятельность многих бактерий. Осо­бенно эффективны фитонциды кедра атласского, черемухи обыкновенной, тиса ягодного, дуба пушистого, граба европей­ского и др.

• Очищения от пыли и газа. Количество задержанной пыли зависит от внешнего строения и поверхности листьев. Почему? Привести примеры (гладкие, шероховатые, ворсистые; хвойные, лиственные и др.).

• Формирования окружающей среды посредством эстетического воздействия на человека, формирования микроклимата, защи­ты от шума (зеленые растения поглощают 24% звуковой энер­гии, а оставшуюся часть отражают, рассеивая ее во всех направ­лениях).

В итоге учащиеся могут выполнить творческое задание-ана­лиз: «Роль зеленых растений в вашем микрорайоне (селе, посел­ке, пришкольном участке)», «Проектирование зеленой зоны при­школьного участка (двора, микрорайона)».

На заключительном уроке «Роль зеленых растений в природе и жизни человека и их охрана» учащиеся должны уяснить, что зеленым листьям растений принадлежит ведущая роль в кругово­роте кислорода на нашей планете. При помощи их создается та биомасса, которая используется самим растением, животным ми­ром и человеком (продуценты).

1. Эксперименты: Влияние различной освещенности на окрас­ку листьев колеуса. Рост побега при различных внешних условиях. Испарение воды при различных внешних условиях.

2. Задачи: Высоко в горах и в тундре встречаются низкорос­лые формы растений. Вспомните условия жизни растений в этих районах и объясните: почему высокогорные и тундровые расте­ ния обычно бывают низкорослыми или стелющимися по земле?

Каким образом могут изменяться под кроной группы деревьев следующие условия: а) свет, б) температура, в) ветер, г) влажность? Ответ:

а) Свет. Интенсивность света под пологом леса может составлять всего лишь 1- 6% от интенсивности света, падающего на кро­ны деревьев. Может изменяться также качество света; свет, прошедший через листья, обогащается лучами дальней край­ней области спектра (более коротковолновая часть красного света задерживается).

б) Температура. Суточные и сезонные колебания температуры в лесу меньше, чем за его пределами. В лесу максимальные тем­пературы обычно ниже, а минимальные - выше. Средняя тем­пература летом ниже, а зимой выше по сравнению с темпера­турой вне полога леса.

в) Ветер. Растения под кронами деревьев защищены от ветра, ско­рость которого здесь составляет в среднем 40-80% от скорос­ти ветра над кронами.

г) Влажность. Перехватывание осадков и последующее испарение с крон деревьев приводит к уменьшению количества влаги, достигающей растительности нижних ярусов. Относительная влажность в лесу обычно выше, чем за его пределами.

4. Тесты.

Каким образом растения приспосабливаются к недостатку влаги?

а) Крупные листья.

б) Глубокая корневая система.

в) Опушение или восковой налет на поверхности.

г) Тонкие покровные ткани.

д) Слабо развитая корневая система.

е) Обильное испарение влаги.

ж) Видоизменение листьев в колючки.

з) Не знаю.

Определите абиотические факторы.

а) Деятельность человека.

б) Газовый состав атмосферы.

в) Воздействие организмов разных видов.

Практические работы прививают навыки бережного отношения к природе. В 6 классе - это: уход за комнатными растениями; выращивание рассады, работы по озеленению пришкольного участ­ка; фенологические наблюдения. Правильно организованные фе­нологические наблюдения отличаются систематичностью, направ­ленностью, способствуют формированию полных и глубоких зна­ний учащихся о природе. Задача учителя состоит в том, чтобы пробудить у учащихся интерес к изучению живой природы, раз­вить умения самостоятельно наблюдать, творчески сопоставлять и анализировать наблюдаемые ими природные явления. В доступ­ной форме приобщить учащихся 6-7 классов к пониманию неко­торых общих биологических закономерностей, к установлению связи организмов с окружающей средой и влиянием на них био­тических и абиотических факторов. Очень важно, чтобы учащие­ся с помощью наводящих вопросов проанализировали наблюдае­мые ими явления, установили зависимость жизни растений от таких важных условий, как свет, тепло, влажность. Выявили вза­имосвязи растений и животных с сезонными изменениями окру­жающей среды.

В 7 классе при изучении тем «Основные отделы растений» и «Покрытосеменные растения», кроме тем о значении отделов ра­стений в природе и жизни человека, их изменении в процессе эво­люции экологический подход применяется при рассмотрении био-ценотических связей видов, их ареалов, адаптации и причин их возникновения. Фактический материал для изучения понятий о биоценозах дают курсы природоведения (естествознания) и гео­графии. К сожалению, понятие «природный комплекс» учащиеся не всегда связывают со знакомыми им примерами взаимосвязей биотических и абиотических факторов среды. Поэтому знания уча­щихся необходимо переосмыслить с экологической точки зрения. Это осуществляется во время введения понятия «биоценоз» при изучении темы «Растительные сообщества». Большое внимание следует обратить на консорции - совокупности организмов, пред­ставляющие часть биоценоза. Центр консорции - автотрофные организмы. Каждая из групп организмов, входящих в состав кон­сорции, выполняет определенную функцию в биоценозе. Изуче­ние консорции обеспечивает возможности понимания взаимоот­ношений между авто- и гетеротрофами. В заключительной теме «Развитие растительного мира» обобщаются понятия о факторах эво­люции - наследственности, изменчивости, естественном отборе.

Первым важнейшим условием активизации учащихся и разви­тия у них познавательного интереса будет применение поисковых методов, удовлетворяющих потребность в самостоятельных дей­ствиях и самостоятельном мышлении. Самостоятельную мысль учащихся важно привлечь к решению самых существенных для биологии и экологии вопросов: связи формы и функции, экологи­ческой приспособленности, относительной высоты организации организма. Это помогают сделать лабораторные работы:

Изучение морфологического критерия вида на живых растениях или гербарных материалах. Составление экологической характе­ристики различных видов растений.

Уроки-семинары, конференции: «Болезнетворные бактерии и борьба с ними», «Съедобные и ядовитые грибы. Грибы-паразиты. Правила сбора грибов» и др.

А также задачи, творческие задания, экологические игры. На­пример:

• Поставьте в теплое место две смеси: первая 5 г дрожжей, 20 г муки, 160 мм воды и 4 г соли; вторая - то же, но без 5 г дрож­ жей. Что произойдет со смесями через 2 часа? Чем это явле­ ние можно объяснить?

• Грибы не имеют зеленого хлорофилла, а все же содержат в сво­ ем теле органическое вещество. Как грибы его получают?

• Сухие дерновинки мха-сфагнума весят 20 г, влажные - в 30 раз больше. Какая особенность в строении этого мха позволяет ему содержать в своем теле столько воды?

• Какие особенности папоротников отличают их от водорослей и мхов, а какие - от цветковых растений?

• Растущие в открытом поле отдельные деревья очень редко ва­ лятся ветром, а в густом лесу поваленное ветром дерево мож­ но встретить довольно часто. Чем это объясняется, ведь в лесу ветер бывает слабее, чем в открытом поле?

• Почему зимой почва лиственного леса бывает покрыта большим слоем снега, чем почва хвойного леса?

В том учебном материале, где есть потребность обращаться к наблюдениям в природе, нужно стараться исходить прежде всего из представлений об организмах своего края, восстанавливать в памяти учащихся типичные биоценотические ландшафты, рассмат­ривать характерные биологические отношения в биоценозах.

Формирование понятия о взаимосвязи животного организма с окружающей средой - одна из основных задач курса зоологии. В курсе зоологии учащиеся должны усвоить следующие группы экологических понятий: клеточное строение животных как доказательство единства их происхождения; вид - основной этап эволюционного процесса. Первоначальные понятия об основ­ных факторах развития органического мира: изменчивости и наслед­ственности, популяционных волнах, изоляции, естественном отбо­ре, органической целесообразности как результате естественного отбора. Эти понятия уже частично знакомы учащимся из курса бо­таники. При изучении зоологии мы имеем возможность наглядно показать действие этих факторов на большем числе объектов.

Выполнение заданий, формирующих понятие об обмене ве­ществ, способствует лучшему овладению понятиями «организм -единое целое», «взаимосвязь организма и окружающей среды». Необходимо, чтобы учащиеся понимали, что обмен веществ про­исходит как в целостном одноклеточном организме, так и в каж­дой клетке любого органа многоклеточного животного. Сведения о влиянии факторов среды на организм животного обобщаются в понятии «биоценоз». Чтобы учащиеся осмыслили сущность это­го понятия, им предлагаются задания на установление единичных связей, а затем множественных. Например: «Объясните значение ракообразных в пищевых цепях водоемов».

Одноклеточные водоросли - дафнии, циклопы - рыбы - речной рак. Как сказалась бы на жизни водоема гибель всех растений?

Большую роль в изучении экологических понятий играют эко­логические игры. Но они не должны являться основой в изучении окружающей среды, проблем и явлений, происходящих в ней, а следовательно, вокруг нас. Игра в данном случае является одним из этапов познания природы (см. приложение 2).

На примере амфибий учащиеся впервые знакомятся с услож­нением организации первых наземных позвоночных; получают представление о том, что земноводные - один из этапов в эволю­ции живой природы (приложение 1). При освещении многообра­зия земноводных предоставляется возможность для дальнейшего формирования экологических понятий курса и показа роли амфи­бий в природе и жизни человека. Следует разъяснить учащимся на конкретных примерах возникновение у животных приспособи­тельных признаков - адаптации (покровительственная форма, ок­раска, мимикрия и др.).

На примере птиц можно выяснить, какое значение в их жизне­деятельности имеет свет. Назовите птиц, ведущих различный об­раз жизни: строго ночной, ночной, сумеречный, только дневной. Какие черты приспособленности выработались у птиц в процессе эволюции? Как отражается на жизнедеятельности птиц сокраще­ние продолжительности светового дня? Может ли избыток солнеч­ного освещения отрицательно влиять на жизнедеятельность птиц?

В теме «Класс млекопитающих» учащиеся в процессе выпол­нения задания выделяют основные компоненты любой экосисте­мы (биоценоза) - продуценты - консументы - редуценты (детри-тофаги).

Даже весьма далекие от экологии люди скажут вам, что уж про хищничество им кое-что известно: «Это, когда кто-то съедает кого-то». Тогда спросите их (а заодно и подумайте сами!), какие из перечисленных ниже организмов являются хищниками (консумен-тами):

тигры, орлы, божьи коровки, насекомоядные растения, грызу­ны, муравьи, усатые киты, фильтрующие планктон, крупный ро­гатый скот и овцы, оводы, слепни и шершни, пиявки, ленточные черви, вирус кори, омела белая, тли, осы-наездники.

Классификация представляет собой важнейшую мыслительную операцию и одновременно метод всех научных дисциплин. Био­логия как предмет не может быть по-настоящему усвоена, если ученик не умеет классифицировать изучаемый материал. В осно­ве классификации лежит операция деления понятия - предметов рода на виды по признаку, выражающему свойства предметов рода (таких признаков может быть несколько). Содержание понятия раскрывается путем описания или с помощью определения, а объем понятия - с помощью классификации. Признак, по которо­му производится деление объема родового понятия на виды, т. е. производится классификация, называется основанием деления. При классификации производится распределение предметов по группам (классам), которые занимают вполне определенное мес­то. Классификация, в отличие от обычного деления понятия, име­ет относительно устойчивый характер и может длительное время считаться постоянной. Однако любая классификация имеет отно­сительный характер, поскольку многие предметы и явления вслед­ствие своей сложности не могут быть раз и навсегда причислены к какой-нибудь группе предметов или явлений.

Список организмов, приведенный в предыдущем примере, все же слишком велик. Он напоминает огромную кучу, в которую сва­лили все подряд, или неразобранный ящик письменного стола. Итак, попробуйте навести порядок в перечне из предыдущего задания, разделив беспорядочное множество организмов на группы по каким-либо признакам.

Какие причины могут вызвать сокращение численности белок в лесу?

а) Влияние деятельности человека.

б) Увеличение численности растительноядных насекомых.

в) Образование обильного снежного покрова в течение зимы.

г) Уменьшение количества корма.

д) Сокращение растительного покрова.

е) Увеличение численности грызунов.

ж) Влияние неблагоприятных погодных условий.

Что такое фотопериодизм? (выберите полное правильное оп­ределение).

а) Реакция животных на изменение продолжительности дня.

б) Сбрасывание листьев растениями при уменьшении продолжительности светового дня.

в) Наступление зимнего покоя у растений с уменьшением длины светового дня.

г) Реакция растений на продолжительность светового дня.

д) Приспособленность у растений и животных к наступлению неблагоприятных условий.

е) Реакция организмов на продолжительность дня.

ж) Наступление зимнего покоя у насекомых при наступлении короткого дня.

з) Не знаю.

В заключительной теме курса значительное внимание уделяет­ся определению и примерам различных видов биотических свя­зей (симбиоз, коменсализм, паразитизм, конкуренция), возникаю­щих в процессе естественного отбора. Учащиеся должны уяснить, что все многообразие отношений между организмами осуществ­ляется на базе пищевых и пространственно-территориальных свя­зей. Форма этих связей может быть различной - от взаимополез­ных до взаимовредных. Понятия о путях развития органического мира (дивергенция, конвергенция - аналогия, параллелизм, роль человека). Важно убедить их в том, что эволюция очень сложный и длительный процесс, при котором различные по сложности орга­низации живые организмы существуют в одно время в одной эко­системе. Ознакомление с основными путями эволюции позволяет учащимся осознать ее дивергентный характер. Так, разнообразие простейших, кишечнополостных и других типов связано с тем, что историческое развитие жи­вотных идет не по восходящей прямой, а путем ответвления от предковых групп новых систематических группировок.

Анализируя выше сказанное, нельзя не заметить, что первая половина курса биологии - ботаника и зоология - имеет последо­вательные связи с экологией, что способствует формированию таких фундаментальных естественно-научных понятий, как внеш­няя среда, фитоценоз, зооценоз, популяция, вид и др. На этом уров­не создается понятийный аппарат. В противном случае на школь­ников обрушивается лавина фактического материала, не скреплен­ная общебиологическими понятиями. Вместе с тем материал систематики может быть использован для конкретизации понятий и повышения общего культурного уровня учащихся, так как зна­ния о видовом многообразии, особенно у городских школьников, очень малы (см. приложение 2).

Практика преподавания убеждает, что прочные и осознанные знания по биологии учащиеся могут приобрести только при усло­вии широкого использования на уроках и во внеурочной работе объектов живой природы. К сожалению, еще немало школ, в ко­торых преподавание биологии ведется, как прежде, словесно-книжным способом, учителя мало организуют на уроках самостоя­тельных работ с живым раздаточным материалом. Большую по­мощь учителю в данной ситуации могут оказать летние задания. Раздаточный материал по ботанике легко может быть заготовлен самими учащимися во время дальних путешествий. Знакомя уча­щихся с теми или иными растениями, демонстрируя гербарные листы, необходимо указывать ареал обитания данных видов. Слож­нее использовать живую природу в преподавании зоологии и сле­дующих за ней биологических дисциплин. В данном случае уча­щиеся могут разводить инфузорий, простейших ракообразных, гидр, планарий и многих изучаемых в курсе зоологии других жи­вотных в аквариумах. А важнейшие экологические связи можно выявить во время локальных экскурсий. Локальными экскурсия­ми в природу называют экскурсии, которые ограничены террито­риально и совершаются в какое-то одно определенное место, не­редко даже к одному объекту. На живых объектах можно глубже понять биоценотические связи и экологические отношения. Уви­деть явление приспособленности в органическом мире.

Курс «Человек и его здоровье», с точки зрения учащихся, яв­ляется наиболее интересным, так как предусматривает процесс са­монаблюдения. Основное понятие, которое должны усвоить уча­щиеся, - это то, что организм человека является открытой биоло­гической системой и может функционировать только при условии тесной связи с окружающей средой. Из окружающей среды в орга­низм поступают кислород, вода и питательные вещества. Они не­обходимы для протекания процессов обмена веществ, благодаря которым организм получает возможность расти, развиваться, под­держивать нормальную температуру тела, мышечную и умствен­ную деятельность. При этом организм выделяет во внешнюю среду углекислый газ, избыток пищи, воды и тепла, а также вредные вещества, продукты распада, которые образуются в процессе об­менных реакций.

Красной нитью через весь курс должна проходить тема «ги­гиены здоровья» или «здорового образа жизни». Учащиеся долж­ны знать особенности строения и функции организма человека, внутреннюю среду организма, его развитие, виды и механизмы адаптации, факторы, сохраняющие и разрушающие здоровье. Уметь выявлять связи между строением и функциями органов, объяснять отрицательное воздействие вредных привычек на орга­низм, оказывать первую помощь при несчастных случаях, прово­дить самонаблюдение и делать выводы, соблюдать правила лич­ной и общественной гигиены.

Экологическая физиология - отдельная обширная интерес­нейшая область физиологии. Введение темы «Экологическая фи­зиология» в курс школьной анатомии - пример естественной эко­логизации биологической дисциплины.

Предметом экологической физиологии являются механизмы влияния экологических факторов на организмы и адаптации к этим влияниям. Известно, что состояние организма, его здоровье во многом определяются условиями окружающей среды. Таким обра­зом, изучение экологической физиологии способствует выявлению причин снижения здоровья, определению условий, в которых состо­яние организма, его работоспособность будут оптимальными.

В качестве основных задач можно назвать следующие: отбор и изучение экологических факторов; изучение последствий влияния отобранных факторов; изучение механизмов влияния и адаптации к ним; определение путей предупреждения или снижения негатив­ного влияния фактора на организм человека.

Основные понятия: экологический фактор, адаптация, стресс, организм, окружающая среда. Наиболее интересны для школьни­ков разделы: Гравитация как экологический фактор. Влияние шума на организм человека. Укачивание. Влияние ионизиру­ющей радиации на развитие организма. На лабораторных заня­тиях проводят работы, не требующие сложного оборудования. Так, при изучении влияния гравитации проводится исследование зави­симости - «Положение тела - состояние сердечно-сосудистой си­стемы». Серия лабораторных работ направлена на выявление влияния шума на организм человека: влияние на остроту слуха; влияние шума на работу сердца; влияние шума на скорость реше­ния арифметических задач; влияние шума на запоминание текста.

Задачи курса старших классов:

• показать сферы взаимосвязи с физической, химической, технической и социальными картинами мира;

• познакомить с научными принципами биологического познания (причинностью, системностью, историзмом);

• развить умение выдвигать и решать проблемы, планировать и ставить наблюдения и эксперименты;

• овладеть логической структурой и концептуальным аппаратом важнейших биоэкологических теорий и идей, умением пользо­ваться теоретическими знаниями для обобщения, систематиза­ ции и прогнозирования;

• усвоить прикладные теории, связанные с использованием жи­вых систем;

• овладеть знаниями, необходимыми для профессиональной ориентации в прикладных областях биологии, экологии, практичес­кими навыками обращения с биосистемами.

С первых же уроков происходит постепенное развитие и углуб­ление понятия о виде, особенно в параграфах, где речь идет о по­пуляциях и структуре вида. Изложение построено с таким расче­том, чтобы подвести учащихся к представлению о реальном су­ществовании в природе разных систем организации жизни. Главные факты должны быть четко выделены и соотнесены с об­щими понятиями. Только при этом условии урок становится не­обходимым звеном в цепи формирования материала темы, курса, всего биологического образования. Если систематически прово­дить на каждом уроке возможные обобщения и связи понятий, то будет преодолеваться один из очень распространенных недостат­ков преподавания биологии - отсутствие связи частных и общих понятий, при котором ученики знают много фактов, но не видят их отношения к общим понятиям, или наоборот - могут дать вер­ное определение общего понятия, например о взаимодействии организмов между собой, но затрудняются привести конкретные примеры. Большое значение имеет видение научной картины жи­вой природы и информация обо всех формах организации жизни. Каждая из форм описывается собственной системой теоретичес­ких понятий. Однако было бы неправильно считать формы орга­низации жизни независимыми друг от друга: организм - часть популяции, популяция - компонент биоценоза и т. д. Каждый член иерархии обладает определенными функциями и связан с выше­стоящей системой. Знакомство с популяцией (элементарной еди­ницей эволюции) и биогеоценозом (экосистемой) является осно­вой для эволюционной биологии.

1. Изучение эволюционной теории очень хорошо связывается с предшествующими курсами. Например: Мы уже могли убедить­ся, что в результате действия естественного отбора одно и то же свойство могло достигаться с совершенно разных стартовых по­зиций. Особенно ярко это положение иллюстрируется примерами так называемой параллельной эволюции, когда филогенетически родственные группы, однажды разойдясь «навсегда», тем не ме­нее продолжают в сходных условиях местообитаний порождать аналогичные, сопоставимые друг с другом виды - как по внешне­му облику, так и по образу жизни.

Подберите пару из группы сумчатых для каждого из перечис­ленных ниже плацентарных млекопитающих: волк, оцелот, белка-летяга, сурок, муравьед, обыкновенный крот, кролик. Объясните, как происходила в данном случае параллельная эволюция сумча­тых и плацентарных.

А теперь попытайтесь отыскать противоположный пример. Другими словами, попробуйте назвать виды, которые обитают в сходных условиях и сходным образом используют однотипные ресурсы среды обитания, но тем не менее совершенно не похожи друг на друга.

1. Докажите (хотя бы на примере пробирки с водой), что любая среда неоднородна - если не для внешнего наблюдателя, то по крайней мере для ее обитателей.

Ученые еще в прошлом веке обратили внимание на резкие различия между формами травянистых растений (принадлежащих, казалось бы, к одному виду), произрастающих на сенокосных лугах и пастбищах. Так, например, клевер на интенсивно выпасае­мых лугах дает разветвленные ползучие стлоны, а на сенокосах -в гораздо меньшей степени. Можно ли называть эти формы раз­ными видами? Если нет, то как они называются?

4. Сколько бы ни «работал» естественный отбор над соответ­ствием между организмом и окружающей средой, последняя сама по себе весьма изменчива. Ученые выделяют три основных типа изменения среды обитания:

• циклические изменения - периоды, повторяющиеся, как при смене времен года или времени суток;

• направленные - при которых направление изменения остается стабильным в течение длительного отрезка времени, намного превышающего время жизни отдельного индивидума (оледене­ния и похолодания климата);

• хаотические - характеризуются аритмией (циклоны и урага­ны, шквалы и пожары, извержения вулканов - словом, все, что случается время от времени, но без определенного ритма). Приведите известные примеры, демонстрирующие особеннос­ти образа жизни, возникшие как «ответ» организмов на измене­ния среды.

5. Установлено, что изменение плотности популяции зависит от баланса между рождаемостью и смертностью. В идеальных усло­виях организмы дают больше способного к размножению потом­ ства, чем это необходимо для того, чтобы заменить родителей.

Амбарный долгоносик и полевая мышь могут удваивать свои популяции соответственно через одну и восемь недель. Однако в естественных условиях это не происходит. Действие каких эколо­гических факторов сдерживает удвоение численности популяций?

Возможности дифференциации учебного материала при изу­чении разделов «Живые организмы» и «Введение в систематику, экологию, генетику и эволюционное учение» весьма ограничен­ны, они мало связаны с профилем подготовки и региональными особенностями, а обусловлены в основном уровнем развития школьников и бюджетом учебного времени. Можно варьировать порядок изучения основных тем поочередно или в сравнительном плане рассматривать структурно-функциональную организацию, размножение и онтогенез организмов основных царств. Изучение многообразия жизни создает благоприятные возможности для кон­кретизации системы общебиологических понятий.

Учебный материал о многообразии видов и экосистем легко поддается дифференциации в зависимости от региона, территории хозяйственного окружения школы, этнических и историко-культур­ных особенностей населения. От местных условий зависят объем и характер знаний и умений, связанных со спецификой окружаю­щих школу агроценозов или урбанизированных, промышленных ландшафтов, с практикой хозяйственного использования и охра­ны местных видов и экосистем. Например: содержание и откорм крупного рогатого скота многие века держится на том простом, казалось бы, обстоятельстве, что если выпускать коров после­довательно на разные луга или на огороженные участки одного и того же большого пастбища, то по прошествии некоторого време­ни после стравливания луга как бы восстанавливаются и вновь становятся пригодными для выпаса. На каком физиологическом свойстве трав и экологическом свойстве луговых сообществ осно­вано такое восстановление?

Самостоятельное составление прогнозов об изменении биоце­нозов под влиянием деятельности человека позволяет разрабаты­вать основы рационального природопользования, формировать экологическое и природоохранительное сознание школьников. Изу­чение популяций растений в биоэкологическом и географическом аспектах является основой охраны видов растений, а исследова­ние динамики популяций разных видов в пределах одного ценоза составляет научную основу охраны фитоценозов и биогеоценозов. Представление о популяции, динамике ее возрастного состава, численности, жизненности нельзя сформировать сразу ввиду его сложности. Необходимо сначала выделить опорные и собственно природоохранительные понятия.

Важнейшими опорными понятиями являются: 1) понятие о популяции как группе особей одного вида, занимающей опреде­ленное местообитание, растительное сообщество, один биогеоце­ноз; 2) понятие о возрастных состояниях особей и возможностях семенного и вегетативного размножения; 3) понятие о возрастном спектре и численности, жизненности популяций, их зависимости от абиотических и биотических факторов; 4) понятие о фитоце­нозе как совокупности популяций разных видов, о сложных взаи­моотношениях и взаимозависимостях популяции в фитоценозе, биогеоценозе.

К числу собственно природоохранительных понятий в обсуж­даемом плане относятся: 1) антропогенные факторы (особенно факторы, действующие в процессе использования растительного мира человеком, - сбор сырья, цветков, поломка растений, вытап­тывание, выпас, сенокошение и т. д.) и характер их воздействия на популяцию, экосистему (биогеоценоз); 2) влияние антропоген­ных факторов на динамику, численность, жизненность популяции, экосистем.

Работа по составлению прогнозов дает хорошие результаты в развитии экологического сознания учащихся. Они познают, на­сколько сложен механизм взаимодействия в природе и как легко его нарушить. Задания предъявляются звеньям в составе 3—4 че­ловек. Перед всеми учащимися ставится общая задача - выяснить влияние какого-либо экологического или антропогенного факто­ра (сенокошение, выпас, вытаптывание, вырубка леса и др.) в за­висимости от его интенсивности воздействия на данный участок. Результаты работы всех групп обсуждаются, на основе чего дела­ются выводы о степени воздействия этого фактора на жизненность, численность, устойчивость данной экосистемы. Отсюда делают­ся заключения о том, какие факторы способствуют ее процвета­нию, а какие - угнетению. Главное внимание обращается на вза­имозависимость популяций в экосистеме.

Конечная цель биологического образования состоит в созда­нии у учащихся целостной системы научных понятий о закономер­ностях, структурах и функциях молекулярно-клеточного, организ-менного, популяционно-видового, биоценотического и биосферно­го уровней организации живой природы, происхождении жизни и историческом развитии органического мира, включающей в себя комплекс понятий природоохранного значения. В целях успешно­го формирования у учащихся этих понятий учителю биологии необходимо отчетливо представлять все здание биологического учебного предмета, особенно все его краеугольные камни и спо­собы их соединения, пути формирования всех общих биологичес­ких понятий, их логические связи. Значительно повышает глубину знаний последовательное осуществление внутрипредметных и меж­предметных связей, так как при этом развитие понятий происходит успешнее и повышается прочность знаний вследствие повторения материала в новых связях. В содержании биологических знаний есть еще важная сторона. Учащиеся должны иметь самые необходимые для практической жизни культурного, образованного человека зна­ния, которые способствуют сознательному отношению к вопросам охраны природы, личному и социальному здоровью.