Методика обучения биологии. Ч.4. Общая биология. Учебно-методическое пособие

Занятие3. Методикапроведенияуроковпотемам «Жизненныйциклклетки», «Индивидуальноеразвитиеорганизма»

При изучении мейоза рекомендуется проблемная лек- ция. На ней необходимо сформировать у обучающихся зна- ния о биологическом смысле мейоза, который заключается в уменьшении хромосомного набора и образовании гаплоид- ных клеток. Кроме того, в мейозе хромосомы расходятся слу- чайным образом, независимо от других пар, а также происхо- дит кроссинговер между гомологичными хромосомами, что приводит к возникновению новых сочетаний генов. Дочерние клетки в результате мейоза оказываются неидентичнымидруг другу, что является основойдля разнообразия организмов при половом размножении.

Материал о гаметогенезе рекомендуется изучать с помо- щью проблемной беседы и лабораторной работы. Необходимо обратить внимание школьников, что у животных при образо- вании половых клеток– гамет происходит мейоз, а у растений этоделениепроисходитнастадииформированияспор(споро- генез), из которых потом развивается гаплоидный организм – гаметофит. В нем в результате митоза формируются гаметы. Эта особенность является главной для понимания чередова- ния поколений гаметофита и спорофита у растений.

При изучении гаметогенеза у животных демонстрируются микропрепараты.

Для лучшего рассматривания микропрепарата «Спермато- зоиды млекопитающего» (морской свинки) необходимо выбрать одиночно расположенные сперматозоиды. На препарате необхо- димо найти головку сперматозоида, на вершине которой нахо- дится акросома – пузырек, наполненный ферментами, которые при оплодотворении растворяют оболочку яйцеклетки. На ми- кропрепарате «Яйцеклетка млекопитающего» (кошки) хорошо видно строение яичника. На фоне клеток соединительной тка- ни встречаются фолликулы на разных стадиях развития. Фол- ликулы первого порядка находятся ближе к краю, а созревший фолликул – в глубине яичника. В созревшем фолликуле имеется однаяйцеклетка, окруженнаяэпителием. Вяйцеклеткезаметно гаплоидное ядро и мелкозернистая цитоплазма с желточными зернами– запасом питательных веществ.

41

МЕТОДИКА ОБУЧЕНИЯ БИОЛОГИИ. ЧАСТЬ 4. ОБЩАЯ БИОЛОГИЯ

Изучение индивидуального развития организма рекомен- дуется проводить в виде семинара или проблемной беседы. Частьматериалахорошознакомашкольникам, поэтомуможно предложить им подготовить сообщения на следующие темы: «Половое и бесполое размножение у животных и растений», «Споровое и семенное размножение у растений».

Изучение этапов индивидуального развития организмов начинается с рассмотрения процесса оплодотворения. Пе- ред началом объяснения необходимо вспомнить особенно- сти гамет, процесс слияния их ядер и образование зиготы. Следует обратить внимание школьников на особенности двойного оплодотворения у цветковых растений. Изучение этапов эмбрионального развития животных (на примере ланцетника) рекомендуется в виде лекции с демонстра- цией слайдов и объемных моделей. Изучение темы завер- шается обобщением знаний о постэмбриональном разви- тии животных. Урок можно провести в виде обобщающего семинара, на котором школьникам предлагается подгото- вить сообщения на темы: «Прямое и непрямое развитие животных», «Развитие насекомых с полным и неполным превращением», «Строение семени цветкового растения и стадии прорастания семян». На заключительном уроке следует еще раз повторить особенности митоза и мейоза. Это важно для изучения вопросов наследственности и из- менчивости организмов, решения задач по генетике в сле- дующей теме.

ЗАДАНИЯ ДЛЯ АУДИТОРНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ

1. Познакомьтесь с двумя линиями программ и учебни- ков для базового и углубленного уровней изучения биологии. Определите содержание учебного материалатем «Жизненный цикл клетки», «Индивидуальное развитие организма». Выяс- ните, какие понятия вводятся в данных темах вновь, а какие – развиваются из предыдущих тем. Результаты работы оформи- те в тетрадях в виде таблицы 6.

42

Занятие3. Методикапроведенияуроковпотемам «Жизненныйциклклетки», «Индивидуальноеразвитиеорганизма»

Таблица 6

Понятия тем «Жизненный цикл клетки», «Индивидуальное развитие организма»

и углубленного уровней изучения учебного материала данных тем. Выясните, какие средства обучения могут быть использо- ваны на уроках. Какие методы обучения предполагают работу с этими средствами? Перечертите в тетрадь и заполните таб- лицу 7.

Таблица 7

Тематическое планирование, средства и методы обучения по темам «Жизненный цикл клетки», «Индивидуальное развитие организма»

№ урока Тема урока Средства обучения Методы обучения

ЗАДАНИЯ ДЛЯ ВНЕАУДИТОРНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ

1.Составьтеразвернутыйпланодногосеминараповыбран- ной теме. Определите проблемные вопросы, которые будут рассмотренынасеминаре, темыдокладов(сообщений) школь- ников. Определите перечень наглядных пособий и возмож- ность проведения лабораторной работы на уроке.

2.Составьтеплан-конспектпроведенияобобщающегоурока по темам «Жизненный цикл клетки», «Индивидуальное разви- тие организма». Подготовьте презентацию, используя интер- нет-ресурсы. Предложитепереченьпроблемныхвопросовиза- данийдля организации самостоятельной работы обучающихся на обобщающем уроке поданнымтемам.

43

МЕТОДИКА ОБУЧЕНИЯ БИОЛОГИИ. ЧАСТЬ 4. ОБЩАЯ БИОЛОГИЯ

ЗАНЯТИЕ 4

МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ УРОКОВ ПО ТЕМЕ

«ОСНОВЫ ГЕНЕТИКИ. ЗАКОНОМЕРНОСТИ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ И ИЗМЕНЧИВОСТИ»

Задачи занятия: сформулировать учебно-воспитательные задачи темы; познакомиться с оборудованием уроков и мето- дами обучения; развивать умение организовывать самостоя- тельную работу обучающихся.

1. Содержание учебного материала и учебно-воспитатель- ные задачи темы «Основы генетики. Закономерности наследст- венности и изменчивости».

Данная тема важна для понимания места и роли генетики

всовременном мире, в медицине и естествознании. Анализ наследственных структур и их функций позволяет определить закономерности и случайности, которые лежат в основе пере- дачи наследственной информации. Значительная часть учеб- ного материала – новая для обучающихся. Учебный материал позволяетсформироватьпервоначальные представления о за- кономерностях наследственности и изменчивости, служит ба- зойдляизученияпроцессавозникновенияприспособленности у организмов к среде обитания, закономерностей эволюцион- ного развития органического мира на Земле.

Обучающиеся должны научиться характеризовать методы генетики, определять доминантные и рецессивные признаки растений, животных и человека, раскрывать содержание зако- нов единообразия гибридов первого поколения, расщепления признаков, независимого наследования признаков Г. Менде- ля; закона сцепленного наследования признаков и нарушения сцепления генов Т.Х. Моргана; закона гомологических рядов

внаследственной изменчивости Н.И. Вавилова; положения хромосомной теории наследственности. Результатом успеш- ного усвоения учебного материала является использование генетической символики для записи схем скрещивания, фор- мирование умений решатьгенетические задачи разного уров- ня сложности на моногибридное, дигибридное скрещивание,

44

Занятие4. Методикапроведенияуроковпотеме «Основыгенетики. Закономерностинаследственностииизменчивости»

сцепленное наследование признаков у организмов, анализи- ровать результаты скрещивания организмов, прогнозировать фенотипы и генотипы потомства, объяснять хромосомный механизм определения пола у организмов. Важными при изу- чении учебного материала являются понимание особенностей статистических закономерностей, умения выявлять изменчи- вость организмов, источники мутагенов в среде (косвенно); объяснять причины изменчивости, наследственных заболева- ний, генных, хромосомных и геномных мутаций у растений, животных и человека; оценивать значение генетики для сель- ского хозяйства и медицины.

Учебный материал темы «Основы генетики. Закономер- ности наследственности и изменчивости» позволяет учителю запланировать решение следующих учебно-воспитательных задач:

–сформироватьу обучающихся основные понятия: наслед- ственность, изменчивость, генотип, фенотип, гомологичные хромосомы, аллельные гены, альтернативные признаки, до- минантный признак, рецессивный признак, гомозигота, ге- терозигота, чистая линия, гибрид, вариационный ряд, норма реакциипризнака, модификационнаяизменчивость, мутация, мутационная изменчивость, комбинативная изменчивость;

–познакомить обучающихся с методами генетики: гибри- дологическим, цитологическим, молекулярно-генетическим; специфическимиметодамиизучениягенетикичеловекаиэта- пами развития науки о наследственности и изменчивости;

–сформировать у обучающихся знания о моногибридном

идигибридном скрещивании, цитологических основах на- следственности, законах Г. Менделя: единообразия гибридов первого поколения, расщепления признаков, независимого наследования признаков; законах Т.Х. Моргана: сцепленного наследования признаков, нарушения сцепления генов в ре- зультате кроссинговера; законе гомологических рядов в на- следственной изменчивости Н.И. Вавилова;

–сформироватьу обучающихся понятие об анализирующем скрещивании и о его использованиидля определения генотипа

45

МЕТОДИКА ОБУЧЕНИЯ БИОЛОГИИ. ЧАСТЬ 4. ОБЩАЯ БИОЛОГИЯ

родительскойособи, ометодикеиспользованиякроссинговера для составления генетических карт хромосом;

–развиватьуобучающихсяуменияопределятьрезультаты скрещивания (моногибридного, дигибридного, анализирую- щего); объяснять разнообразие мутаций (генных, геномных, хромосомных); объяснять значение закона гомологических рядов в наследственной изменчивости Н.И. Вавилова для прогнозирования мутаций и использования в селекции ор- ганизмов;

–сформировать у обучающихся умения определять харак- тернаследованияпризнаковпородословнымчеловека; объяс- нять причины и последствия генных, хромосомных, врожден- ных и наследственных заболеваний человека;

–способствовать развитию у обучающихся научного ми- ровоззрения: умения обосновывать значение материальных основ наследственности; устанавливать значение медико-ге- нетического консультирования; объяснять влияние различ- ных веществ на врожденные заболевания человека;

–содействоватьовладению обучающимися алгоритмом ре- шения генетических задач, развивать умения анализировать

иделать выводы, применять теоретические знания при реше- нии генетических задач.

2. Средства, методы и методические приемы обучения.

При изучении темы в профильных классах можно реко- мендовать ЛССЗ. Лекции проводятся по следующим темам: «История развития генетики», «Методы изучения генети- ки», «Моногибридное скрещивание», «Сцепленное насле- дование генов», «Хромосомная теория наследственности», «Взаимодействиегенов», «Видыизменчивости», «Мутации». На следующих уроках организуются семинары, практиче- ские занятия по решению генетических задач, где углубля- ются, развиваются и дополняются генетические понятия, рассмотренные на лекциях. Рекомендуется на каждом уро- ке разбирать решение генетических задач на соответству- ющие темы и предлагать их школьникам для самостоятель- ного решения.

46

Занятие4. Методикапроведенияуроковпотеме «Основыгенетики. Закономерностинаследственностииизменчивости»

На изучение каждого типа скрещивания рекомендуется отводить по 2 урока. На первом уроке рассматривается теоре- тический материал, результаты опытов по различным типам скрещивания. Второй урок посвящен решению генетических задач. При решении генетических задач следует еще раз по- вторить ранее изученный материал о поведении хромосом в мейозе. Это поможет школьникам научиться составлять га- мет для организмов с разными генотипами. Следует обсудить проблемные вопросы: почему придигибридном скрещивании гибридов первого поколения Г. Мендель получил четыре раз- ных фенотипа? Как могут располагаться разные гены в одной хромосоме? Почему для анализирующего скрещивания один из организмов всегда должен иметь в фенотипе рецессивные признаки? В чем сходство и различия взаимодействия аллель- ных и неаллельных генов?

Дляовладенияумениемрешатьгенетическиезадачиможно использовать следующий алгоритм.

Алгоритм решения задач по генетике

Первый вариант. Решение прямых задач: известны геноти- пы родителей, необходимо определить генотипы и фенотипы ожидаемого потомства. Для решения задачи следует составить схему, аналогичнуютем, чтоиспользовалисьдлязаписирезуль- татовскрещиванияприполномилинеполномдоминировании.

1.Введите буквенное обозначение доминантного и рецес- сивного признаков. Запишите генотипы особей с доминант- ным и рецессивным признаками или гетерозигот.

2.Запишите гаметы, которые образуютданные особи.

3.Составьте схему скрещивания и определите генотипы

ифенотипы потомков.

Второйвариант. Решениеобратныхзадач: данырезультаты скрещивания, фенотипы родителей и полученного потомства. Необходимо определить генотипы родителей и потомства.

1. Определите доминантный и рецессивный признаки по результату скрещивания F1 и F2 (по рисунку, если он дан, или условию задачи).

47

МЕТОДИКА ОБУЧЕНИЯ БИОЛОГИИ. ЧАСТЬ 4. ОБЩАЯ БИОЛОГИЯ

2.Введите буквенные обозначения доминантного и рецес- сивного признаков.

3.Запишите генотип родительской особи с рецессивным признаком или особи с известным по условию задачи геноти- пом и ее гаметы.

4.Запишите генотипы гибридов F1, учитывая, что один из генов наследуется от особи с рецессивным признаком.

5.Запишите гаметы родительской особи с доминантным признаком, исходя из генотипа гибридов F1.

6.Запишите генотип особи с доминантным признаком.

7.Составьте схему второго скрещивания. Запишите геноти- пы гибридов F1 и их гаметы в решетку Пеннета по горизонтали

ивертикали.

8.Запишите генотипы потомства в клетках пересечения га- мет. Определите соотношение фенотипов в поколении F2.

В качестве примера решим задачу.

Задача. При скрещивании двух сортов земляники с крас- ными и белыми плодами все плоды первого поколения имели розовую окраску. При скрещивании гибридов первого поколе- ния во втором поколении оказалось 17 растений с красными плодами, 37 с розовыми и 15 с белыми. Определите генотипы родителей и потомства F1 и F2.

Решение:

1. Составим схему скрещивания, используя данные по фе- нотипам, известные по условию задачи.

2. Определимдоминантныйирецессивныйпризнакиивве- дем буквенные обозначения. В первом поколении плоды име- ли розовую окраску, во втором поколении только 15 особей

48

Занятие4. Методикапроведенияуроковпотеме «Основыгенетики. Закономерностинаследственностииизменчивости»

имели белую окраску, а 37 особей – розовую. Следовательно, белая окраска– рецессивный признак а, красная окраска– до- минантный признак А. Гибриды имеют розовую окраску пло- дов, значит, в данном случае имеет место неполное домини- рование.

3. Запишем генотипы особей в схеме скрещивания. Вначале запишем генотип особи с рецессивным признаком и ее гаметы. Гамета а при скрещивании попадаетк гибридам F1. Урастений с розовыми плодами вторым должен быть ген А, так как про- является розовая окраска. Этот ген наследуется от растений с красными плодами, которые дают гаметы А. Поскольку все поколение F1 единообразно, то особи с красными плодамидают только одинтип гамет, а их генотип– АА.

красные плоды × белые плоды

АА × аа

A a

Аа

розовые плоды 4. Составим схему второго скрещивания. Запишем геноти-

пы гибридов F1, их гаметы и подставим в решетку Пеннета. Определим генотипы гибридов F2 и подставим их в результаты скрещивания.

49

МЕТОДИКА ОБУЧЕНИЯ БИОЛОГИИ. ЧАСТЬ 4. ОБЩАЯ БИОЛОГИЯ

Впрофильном классе рекомендуется провести лабора- торную работу «Дрозофила как объект генетических иссле- дований», на которой изучаются результаты моногибрид- ного скрещивания плодовой мушки дрозофилы (Drosophila melanogaster). Она имеет непродолжительный цикл раз- вития (10–12 суток от момента откладки яиц до вылета взрослых особей), высокую плодовитость (50–200 потомков от одной пары мушек), большое количество изученных генов, определяющих легкоразличимые признаки; малое число хро- мосом (2n = 8); удобна для разведения в лабораторных усло- виях. Материал готовится заранее. За две недели до рабо- ты в пробирку с питательной средой высаживаются самцы

исамки мух двух чистых линий. После появления взрослого потомства мухи предварительно усыпляются. Для этого ис- пользуют морилку, к пробке которой с внутренней стороны иголкой прикреплена вата, смоченная в эфире или хлорофор- ме. Школьникам на лабораторном занятии выдаются только обездвиженные мухи. Заснувших мушек из морилки переносят на стекло или лист белой бумаги для рассматривания и под- счета. Мушки остаются в состоянии наркоза около 5 мин. Если они проснулись раньше, чем нужно, то их накрывают по- ловинкой чашки Петри, под который помещают кусочек ва- ты, смоченной эфиром или хлороформом.

Изучение закономерности изменчивости и генетики че- ловека рекомендуется также проводить в виде лекций, се- минаров, лабораторной работы. Вначале проводится лекция, накоторойрассматриваютсяколичественныеикачественные признаки организмов, норма реакции признака и способы ее описания, характеризуются два вида изменчивости призна- ков: наследственная и ненаследственная. Далее проводятся семинарские занятия. На уроке по изучению модификаци- онной изменчивости рекомендуется провести лабораторную работу «Модификационная изменчивость. Вариационный ряд и вариационная кривая». При проведении этой работы школьники знакомятся со статистическими закономерностя- ми модификационной изменчивости, с методикой построе-

50