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

Занятие4. Методикапроведенияуроковпотеме «Основыгенетики. Закономерностинаследственностииизменчивости»

ния вариационного ряда и вариационной кривой. Каждая па- ра школьников исследует модификационную изменчивость у определенного объекта. На стол выставляются 25–30 экзем- пляров колосьев пшеницы, семян тыквы или бобов фасоли, листьев желтой акации или клубней картофеля. Чем больше экземпляров исследуется, тем статистически достовернее результат. На основе данных от каждой группы школьников по каждому исследуемому объекту строится общая вариаци- онная кривая.

Для изучения закономерностей комбинативной и мута- ционной изменчивости в качестве средств наглядности ис- пользуются фотографии, иллюстрирующие различные виды наследственной изменчивости. В качестве самостоятельной внеклассной работы обучающимся можно предложить выпол- нить практические работы «Мутации у дрозофилы» и «Поли- плоидия у ржи». Этот материал можно использовать и в каче- стве демонстрации на уроке.

ЗАДАНИЯ ДЛЯ АУДИТОРНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ

1. Познакомьтесьс содержанием учебного материалатемы «Основы генетики. Закономерности наследственности и из- менчивости» в учебниках базового и углубленного уровней изучения биологии. Выясните, чем содержание учебного ма- териала базового уровня отличается от содержания учебного материала углубленного уровня. Результаты работы оформи- те в тетрадях в виде таблицы 8.

Таблица 8

Содержание темы «Основы генетики. Закономерности наследственности и изменчивости»

2. Составьтеповыбранномувамивариантуучебникапоуроч- ное планирование темы «Основы генетики. Закономерности

51

МЕТОДИКА ОБУЧЕНИЯ БИОЛОГИИ. ЧАСТЬ 4. ОБЩАЯ БИОЛОГИЯ

наследственности и изменчивости». Выясните, к какому типу принадлежатурокиданнойтемы. Результаты работы оформите в тетрадях в виде таблицы 9.

Таблица 9

Поурочное планирование темы «Основы генетики. Закономерности наследственности и изменчивости»

3. Какие доклады могут подготовить обучающиеся потрем частям данной темы: 1) основы генетики: закономерности наследственности; 2) основы генетики: закономерности из- менчивости; 3) генетика человека? Составьте перечень тем и необходимые интернет-ресурсы (см. с. 100–101) для их под- готовки.

ЗАДАНИЯ ДЛЯ ВНЕАУДИТОРНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ

1.Составьте инструктивную карточку к лабораторной ра- боте «Модификационная изменчивость. Вариационный ряд

ивариационная кривая». Определите, какие объекты можно использоватьдля этой работы. Предложите ход работы, форму записи результатов и выводы, которые должны сделать обу- чающиеся.

2.Составьте конспект одного урока по решению задач по генетике или развернутый план комплексного семинара. Определитепроблемныевопросы, которыебудутрассмотрены на занятии. Представьте план 2–3 докладов, которые должны будут подготовить обучающиеся, и предложите соответствую- щую литературу. Подготовьте презентацию к уроку, используя интернет-ресурсы.

52

Занятие5. Методикапроведенияуроковпотеме«Селекцияибиотехнология»

ЗАНЯТИЕ 5

МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ УРОКОВ ПО ТЕМЕ «СЕЛЕКЦИЯ И БИОТЕХНОЛОГИЯ»

Задачи занятия: познакомиться со структурой и содержа- нием учебного материала темы «Селекция и биотехнология»; продолжить овладевать умением формулировать учебно-вос- питательные задачи темы; развивать способность организо- вывать самостоятельную информационно-познавательную деятельность обучающихся и умение разрабатывать конспект урока.

1. Содержание учебного материала и учебно-воспитательные задачи темы «Селекция и биотехнология».

Изучение закономерностей наследственности и измен- чивости логически продолжается в теме «Селекция и био- технология». В начале темы школьники знакомятся с крат- кой историей доместикации предков домашних животных

икультурных растений, раскрывается значение работ Н.И. Вавилова по изучению центров многообразия и про- исхождения культурных растений, устанавливается связь данного учебного материала с курсами всемирной истории

иэкономической географии. Затем переходят к изучению современного этапа селекции – комбинационной, основан- ной на индивидуальном и массовом искусственном отбо- ре родительских особей и их потомков, выведении чистых линий с последующим близкородственным скрещиванием или отдаленной гибридизацией. Вводятся новые для обу- чающихся понятия: сорт, порода, штамм. Отмечается, что это искусственно созданные человеком внутривидовые группировки организмов, способные к скрещиванию и со- храняющие в потомстве хозяйственно ценные признаки. Особо подчеркивается, что благодаря использованию в се- лекционной работе физико-химических методов, например искусственного мутагенеза и получения полиплоидов, уче- ным удается значительно увеличить частоту наследственной изменчивости у организмов. Следствием этого становится

53

МЕТОДИКА ОБУЧЕНИЯ БИОЛОГИИ. ЧАСТЬ 4. ОБЩАЯ БИОЛОГИЯ

разнообразие исходного генетического материала для улуч- шения существующих и выведения новых сортов культур- ных растений, пород домашних животных, штаммов ми- кроорганизмов, способных обеспечить продовольственную безопасность человечества, численность которого на пла- нете неуклонно растет. Приводятся примеры наглядных до- стижений, например селекции растений в последние годы, позволившие совершить так называемую «зеленую револю- цию» в земледелии Индии, Мексики, Аргентины и других стран мира.

Воспитательное значение имеет материал о достижениях селекции в нашей стране. Школьников необходимо познако- мить с работами И.В. Мичурина, П.П. Лукьяненко, А.П. Ше- хурдина, М.Ф. Иванова, Б.Л. Астаурова, создавших высоко- продуктивные сорта и породы культурных форм организмов. Желательно после изучения теоретического материала о се- лекции растений и животных провести экскурсию на сортоис- пытательныйучасток, племеннуюстанциюиливыставкусель- скохозяйственных животных. В ходе экскурсии обучающиеся знакомятся с достижениями селекционной работы в нашей стране, готовят фотоотчет, выбирают темы для ученических проектов и исследовательских работ.

Материалпоселекциимикроорганизмовизучаетсясучетом современных достижений научно-технической революции, приведшей к появлению различных направлений биотехноло- гии: микробиологическойтехнологии, клеточнойигеннойин- женерии. Необходимо подробно рассмотреть метод создания и введения рекомбинантных плазмид в бактериальные клет- ки, позволяющий получать от них незаменимые аминокис- лоты, защитные белки-интерфероны и белки-гормоны. Как перспективу для сельского хозяйства следует оценить клеточ- ные технологии, позволяющие получить, например, от одного материнского растения сотни тысяч и миллионы одинаковых дочерних растений, а не десятки, как при использовании се- мян. Можно привеститакже примеры по клонированию высо- копродуктивных сельскохозяйственных животных. Заверша-

54

Занятие5. Методикапроведенияуроковпотеме«Селекцияибиотехнология»

ется изучение биотехнологии рассмотрением экологических и этических проблем, обусловленных непредсказуемым скре- щиванием культурных форм организмов с видами в природе, клонированием человека, созданием генетически модифи- цированных организмов и производством из них продуктов питания.

2. Средства, методы и методические приемы обучения.

При изучении темы «Селекция и биотехнология» на уро- кахдемонстрируютсятаблицы: «Мутационная изменчивость», «Искусственный отбор», «Полиплоидия», «Отдаленная гибри- дизация», «Работы академика М.Ф. Иванова», «Объекты био- технологии», «Клеточные культуры и клонирование», «Кон- струирование и перенос генов, хромосом»; карта «Центры многообразия и происхождения культурных растений», му- ляжи плодов и корнеплодов диких форм и культурных сор- тов растений, гербарий «Сельскохозяйственные растения», культура пеницилла на питательной среде, аптечные образцы антибиотиков, магазинные упаковки ГМ-продуктов; фотогра- фии породдомашних животных и ихдиких предков, портреты Н.И. Вавилова, И.В. Мичурина.

Изучение данной темы начинается с вводной лекции об этапах, задачах и методах селекции, о связях между генети- кой и селекцией. Последующие семинарские и практические занятия используют для углубления знаний на основе работы с раздаточным материалом, наглядными пособиями, заранее подготовленными к урокам сообщениями обучающихся о до- стижениях в селекции растений, животных, микроорганизмов и в биотехнологии. Значительную помощь в усвоении содер- жания учебного материала окажет демонстрация видеофиль- мов о научнойдеятельности отечественных ученых-селекцио- неров; о «зеленой революции» в земледелии ряде стран мира; о перспективах создания новых и улучшения существующих сортов культурных растений, пород домашних животных, штаммов микроорганизмов; об успехах биотехнологии, свя- занных с микроклональным размножением растений и ген- ной инженерией.

55

МЕТОДИКА ОБУЧЕНИЯ БИОЛОГИИ. ЧАСТЬ 4. ОБЩАЯ БИОЛОГИЯ

На семинарских занятиях более подробно рассматрива- ются этапы становления и развития селекции, специфические методы селекции растений, животных и микроорганизмов; обсуждаются перспективы развития клеточных технологий, генной и хромосомной инженерии; экологические и соци- ально-этические проблемы, связанные с внедрением в пи- щевую и фармацевтическую промышленность, сельское хо- зяйство и медицину продуктов биотехнологии. В завершение темы проводится экскурсия или на селекционную станцию, или на сортоиспытательный участок, племенную ферму, или на сельскохозяйственную выставку.

ЗАДАНИЯ ДЛЯ АУДИТОРНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ

1.Познакомьтесь с содержанием учебного материала темы «Селекция и биотехнология» в учебниках 2–3 авторскихлиний базового и углубленного уровней изучения. Отметьте сходст- во и различия в содержании учебного материала в учебниках разных авторских линий. Какие изменения вы бы внесли в со- держание учебного материала даннойтемы?

2.Составьтепоурочноепланированиетемы«Селекцияибио- технология» на основе одного выбранного вами учебника. Результаты работы оформите в тетрадях в виде таблицы 10.

Таблица 10

Поурочное планирование темы «Селекция и биотехнология»

№Тема Основные Методы и средства Лабораторная Задание

ЗАДАНИЯ ДЛЯ ВНЕАУДИТОРНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ

1. Прочитайте рассказ о И.В. Мичурине. Решите, как его можно использовать в процессе изучения темы «Селекция и биотехнология».

56

Занятие5. Методикапроведенияуроковпотеме«Селекцияибиотехнология»

Иван Владимирович Мичурин

Иван Владимирович Мичурин родился 27 октября 1855 года в Рязанской губернии в Пронском уезде. Его отец служил на ору- жейном заводе и в округе был известным человеком – занимался пчеловодством, ставил опыты в саду с декоративными и плодо- выми растениями. В семье Иван Владимирович был седьмым ре- бенком, однако своих братьев и сестер не знал, поскольку из всех семерых в младенчестве выжил только он один. Маленький Ваня роскрепкимиздоровымребенком, многовременипроводилнабе- регу реки Прони, ловя рыбу, или в саду с отцом. Мальчик с инте- ресом наблюдал, как растут и умирают растения, как в дожди замыкаются в себе и как томятся в засуху. На улицу поиграть с деревенскими мальчишками Ваню пускали редко, поэтому все дни напролет они проводил в саду. Копание, сеяние и сбор плодов стали единственными играми, которые знал в детстве Мичу- рин, а самыми ценными его сокровищами и любимыми игрушка- ми являлись семена, незримо скрывающие в себе зародыш буду- щей жизни.

НачальноеобучениеИванВладимировичполучилдома, апосле окончил Пронское училище и перебрался в город Козлов, окрест- ности которого уже не покидал до конца своей жизни. Там он устроился коммерческим конторщиком местной железнодо- рожной станции, занимаясь в свободное от основной работы время акклиматизацией плодовых растений в небольшом саду, который арендовал у местного помещика после женитьбы.

Являясь самоучкой, Мичурин много читал, выписывая книги по плодоводству со всей России и из-за границы. Самостоятель- но освоив французский и немецкий языки, а к концу своей жиз- ни – английский, он старался понять сущность селекционной работы, поставить свои опыты на научную основу. Тем не менее множество волнующих его практических вопросов по акклима- тизации растений, гибридизации и воспитанию гибридов так и остались без ответа.

Семья Ивана Владимировича переезжала с места на место. Менялся и участок для занятия плодоводством – приходилось не- сколько раз все начинать с нуля. Только стойкость и одержимость

57

МЕТОДИКА ОБУЧЕНИЯ БИОЛОГИИ. ЧАСТЬ 4. ОБЩАЯ БИОЛОГИЯ

своим увлечением позволили Ивану Владимировичу не забро- сить его, собрать коллекцию плодово-ягодных культур и соз- дать новые сорта и гибриды в пригородной слободе Донское. К концу ХIХ века слава о работах Ивана Владимировича разнес- лась по всему миру. В 1896 году его избрали почетным членом американского ученого общества «Бридерс», а канадский съезд фермеров, встретившись после суровой зимы, с удивлением кон- статировал, что все сорта вишен американской и европейской селекции повымерзали в Канаде, за исключением «Плодородной Мичурина» из России. Прекрасно разбиравшиеся в цветах гол- ландцы предлагали Ивану Владимировичу огромные деньги за лу- ковицы его необычной лилии, пахнущей как фиалка. Главным условием их было то, что этот цветок в России более не будет выращиваться. Мичурин, хоть и жил бедно, лилию не продал. А в марте 1913 года селекционер получил из департамента зем- леделия США письмо с предложением переехать в Америку или продать свою коллекцию плодовых растений. От этого пред- ложения Иван Владимирович категорически отказался, сказав, что весь его труд принадлежит России.

2. Предложите вопросы для проблемной беседы с обучаю- щимися по содержанию приведенного выше рассказа. Проду- майте возможные варианты ответов учеников и дополнитель- ные вопросы, которые будут заданы для уточнения позиции участников проблемной беседы.

ЗАНЯТИЕ 6

МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ УРОКОВ ПО ТЕМЕ «ЭВОЛЮЦИОННОЕ УЧЕНИЕ»

Задачи занятия: познакомиться со структурой и содер- жанием учебного материала темы «Эволюционное учение»; оценить приведенные формулировки учебно-воспитательных задач и возможности их реализации в теме; развивать спо- собность организовывать лабораторную работу обучающихся

58

Занятие6. Методикапроведенияуроковпотеме«Эволюционноеучение»

на уроке, умения разрабатывать конспект урока и вести дис- куссию по спорным вопросам биологии.

1. Содержание учебного материала и учебно-воспитательные задачи темы «Эволюционное учение».

Учебный материал данной темы имеет важное воспита- тельное значение для формирования у школьников научного мировоззрения. Втемепоследовательноинаконкретныхпри- мерах раскрываются основные эволюционные идеи, концеп- цииитеории; движущиесилыирезультатыэволюции; направ- ления, формы и пути эволюции. Изучение учебного материала темы позволяет показать школьникам сущность принципа историзма, его методологическое и практическое значение. Он реализуется при описании возникновения приспособлен- ности организмов к условиям среды обитания, расхождения признаков у особей в процессе естественного отбора, появле- ния новых видов и представителей надвидовых системати- ческих групп организмов. Ознакомление с додарвиновским периодом развития биологии, с предпосылками и основными положениями эволюционного учения Ч. Дарвина, с формами естественного отбора, с процессами микро- и макроэволюции позволяет продемонстрировать обучающимся непрерывный характер эволюции, обосновать тезис о непредсказуемости результатов эволюционного процесса и отсутствие в нем ко- нечного результата, т.е. финала.

Следует учесть, что борьба между сторонниками и против- никами эволюционизма не прекратилась и в настоящее время. Под видом научного креационизма, отрицающего сам факт эволюции, псевдонаучныеидеипроникаютвшколу, составляют особый пласт околонаучных суждений и умозаключений, рас- пространенныхвобыденномсознанииспомощьюСМИ. Совре- менному учителю биологии приходится при изучении данной темы сталкиваться с пропагандой трактовок Библии об актах творения, отвечатьна спорные вопросы эволюционнойтеории, воспитыватьушкольниковкультурурациональногомышления.

Изучение учебного материала по истории эволюционного учения, начиная от трудов античных философов (Эмпедокл,

59

МЕТОДИКА ОБУЧЕНИЯ БИОЛОГИИ. ЧАСТЬ 4. ОБЩАЯ БИОЛОГИЯ

Аристотель, Тит Лукреций Кар) и учения о виде (Дж. Рей, К. Линней) до первых эволюционных концепций трансфор- мизма (Ж.Л. Бюффон) и градуализма (Ж.Б. Ламарк), позволяет школьникам показать предысторию и основные предпосылки появления дарвинизма, оценить его методологическое, науч- ное и практическое значение.

Далее в теме рассматриваются эволюционные процессы на основе положений синтетической теории эволюции (СТЭ). Школьникам сообщается, что элементарным эволюционным материалом служат мутации и комбинации генов, а элемен- тарной единицей эволюции – популяция, так как только ее генофонд способен изменяться в поколениях, что приво- дит к элементарному эволюционному явлению. Подробно, на наглядных примерах следует рассмотреть движущие силы эволюции: мутационный процесс и комбинативную изменчивость, популяционные волны и дрейф генов, миг- рацию особей, борьбу за существование и формы естествен- ного отбора. При этом важно сформировать у школьников представление о том, что единственным направляющим фактором эволюции является естественный отбор. Он ве- дет к появлению у особей в популяции новых признаков, приспособлений к условиям среды и при наличии изоля- ции (пространственной, репродуктивной, поведенческой) – к видообразованию. Таким образом, основное внимание в учебном материале следует обратить на понятие «вид», его критерии (признаки), структуру вида в природе и способы видообразования (географическое, экологическое, полипло- идизацией, гибридизацией).

Учебный материал о макроэволюции– биологическом про- грессе и регрессе, путях их достижения (ароморфозах, идио- адаптациях и общей дегенерации), формах направленной эволюции (филетической, дивергентной, конвергентной, па- раллельной) – дается обзорно, без мелких деталей, но с кон- кретными примерами растений и животных, описанием морфологических, анатомических, физиолого-биохимических и иных приспособлений, обеспечивающих их существование

60