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

Занятие8. Методикапроведенияуроковпотеме«Экологияибиосфера»

ЗАНЯТИЕ 8

МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ УРОКОВ ПО ТЕМЕ

«ЭКОЛОГИЯ И БИОСФЕРА»

Задачи занятия: познакомиться со структурой и содержа- ниемучебногоматериалатемы«Экологияибиосфера»; разви- вать умения формулировать учебно-воспитательные задачи, отбирать методы и средства обучения; разрабатывать кон- спект урока и тестовые задания для контроля знаний.

1. Содержание учебного материала и учебно-воспитательные задачи темы «Экология и биосфера».

Данная тема является заключительной в разделе «Об- щая биология». В ней изучаются знания о среде обитания и об экологических факторах; о взаимоотношениях организ- мов между собой и с неживой природой; об экологии попу- ляций и экосистем; о биосфере и об устойчивом сосущество- вании живой природы и человечества. Эти знания являются необходимыми для хозяйственной деятельности человече- ства в условиях так называемых «вызовов ХХI века». Широта знаний данной темы обуславливает необходимость не только использовать на уроках и во внеурочной работе биологиче- ские знания, но и привлекать знания из других естественных наук (физической географии, химии, физики, астрономии), а также включать в содержание темы «Экология и биосфера» элементы гуманитарного знания, формируемые у обучаю- щихся при изучении курсов истории, обществознания и ли- тературы.

В самом начале темы на основе имеющихся у обучающих- ся знаний устанавливается взаимосвязь организмов со средой обитания. Рассматриваются абиотические, биотические и ан- тропогенные факторы обитания, вводятся понятия: биоло- гический оптимум, предел выносливости, ограничивающий фактор, экологическая ниша и др. Показывается, что экологи- ческие факторыдействуютодновременно и совместно, оказы- вая разное влияние на организмы. Из предыдущих разделов курса биологии обучающиеся знают о влиянии организмов

81

МЕТОДИКА ОБУЧЕНИЯ БИОЛОГИИ. ЧАСТЬ 4. ОБЩАЯ БИОЛОГИЯ

другнадруга, построенномнавзаимовыгодных, выгодныхдля одной стороны и иных взаимоотношениях. Материал данной темы позволяет углубить и расширить знания о биотических взаимодействиях, лежащей в основе формирования биоцено- зов – сообществ совместно существующих растений, живот- ных, грибовимикроорганизмоввзаимнойприспособленности организмов к жизни в одинаковых условиях среды обитания.

Затем изучается экологическая характеристика вида и по- пуляции. Особо подчеркивается, что в природе существуют естественные механизмы регуляции численности популяций разных видов, знание которых человек может использовать в своей хозяйственной деятельности. Экологические системы изучаются на примере известных обучающимся природ- ных (лес, луг, озеро) и искусственных (поле, сад, аквариум) сообществ. Вводятся понятия: биоценоз, биогеоценоз, проду- центы, консументы, редуценты, цепи питания, трофическая структура, экологическая пирамида, сукцессия, агроценоз

идр. Изучение этих понятий направлено на формирование

уобучающихся умения различать трофические и иные связи между организмами сообществ, оценивать последствия вме- шательства человека, объяснятьзначение биологического раз- нообразия как условия сохранения видов, природных сооб- ществ и биосферы.

Взавершение темы рассматривается учение В.И. Вернад- ского о биосфере, характеризуются ее компоненты и более подробно изучаются функции живого вещества на примере биогеохимических циклов углерода, азота, фосфора. Осо- бое внимание уделяется рассмотрению закономерностей существования биосферы как глобальной экосистемы, ее открытости и динамичности, основанных на действии по- ложительной и отрицательной обратной связи, зональности в распределении живого вещества, «полярной асимметрии», ритмичности явлений под влиянием гравитационных и кор- пускулярных воздействий. На основе моделей запредельно- го мира оцениваются сценарии возможного будущего для природы и человечества. На конкретных примерах пока-

82

Занятие8. Методикапроведенияуроковпотеме«Экологияибиосфера»

зывается, что сфера разума – ноосфера для того и возник- ла, чтобы обеспечить устойчивое сосуществование природы и человечества на основе использования экологических зна- нийдля рационального использования природных ресурсов, сохранения биологического разнообразия видов и природ- ных сообществ, организации особо охраняемых природных территорий.

2. Средства, методы и методические приемы обучения.

В условияхлекционно-семинарской системы занятий ввод- ная лекция посвящается рассмотрению истории экологиче- ских связей человечества; методам, разделам и задачам эко- логии как науки, закономерностям действия экологических факторов на организмы. На семинарском занятии теорети- ческие положения обобщаются и закрепляются в ходе рабо- ты с раздаточным материалом: гербариями сорных растений, коллекциями насекомых-вредителей, чучелами и тушками птиц и зверей (из типового учебного оборудования), показы- вающей приспособленность организмов к жизни в условиях среды обитания, взаимоотношения организмов между собой и с условиями неживой природы.

На последующей тематической лекции рассматривается состав и структура природных и искусственных сообществ, описываются функциональные группы организмов и зако- номерности существования биогеоценозов. Из натуральных средств обучения целесообразно использовать аквариум. Он служит моделью экосистемы пресного водоема, позволя- ющей обучающимся установить состав и структуру данного сообщества, определить влияние различных экологических факторов на его устойчивость, сделать вывод о продуктив- ности и значении водных сообществ для окружающей среды. Из изобразительных средств обучения целесообразно исполь- зовать магнитную модель-аппликацию «Эколого-биологи- ческий конструктор», помогающую сформировать у обучаю- щихся правильное представление оместеи роли продуцентов, консументов разных порядков и редуцентов в существовании наиболее распространенных экосистем суши. Дополняют эти

83

МЕТОДИКА ОБУЧЕНИЯ БИОЛОГИИ. ЧАСТЬ 4. ОБЩАЯ БИОЛОГИЯ

средства видеофильмы и слайд-фильмы по экологической те- матике, выпущенные, например, студией «Кварт». Из методов обучения рекомендуется проблемная беседа. Она позволяет нетольковыяснитьуровеньвладенияобучающимисяэкологи- ческими знаниями, но и акцентировать их внимание на проб- леме сохранения природных сообществ и их биологического разнообразия.

На обзорной лекции «Биосфера и научно-технический прогресс» рассматриваются состав и структура биосферы, за- кономерности ее существования, биогеохимические циклы элементов, глобальные экологические проблемы и модели управляемого запредельного мира. С помощью магнитной модели-аппликации «Биогенный круговорот химических элементов в природе» устанавливаются связи между химиче- скими, биологическими и географическими знаниями школь- ников, формируется представление о взаимозависимости

ицикличности природных процессов. Особое внимание в лек- ции следует уделить перспективам научно-технологическо- го решения глобальных экологических проблем в интересах устойчивого развития природы и человечества.

Во внеурочное время следует организовать фенологиче- ские наблюдения обучающихся за растениями и животны- ми конкретной местности, а также с помощью аналогового

ицифрового оборудования на базе школьного кабинета био- логии поставить эксперименты, выясняющие влияние света, влажности, температуры и других экологических факторов на рост и развитие комнатных растений, жуков-хрущаков, паутинных клещей и др. Дополняют тему экскурсия в приро- ду «Биогеоценоз весной», которая проводится в самый разгар весны, когда особенно ярко проявляется интенсивность жиз- ни. Желательно проводить экскурсию после изучения темы, чтобы обучающиеся смогли получить возможность прове- рить и закрепить свои знания, применить их при объяснении непосредственно наблюдаемых в природе объектов и явле- ний. Как темы ученических проектов можно рекомендовать исследование уровня шумового загрязнения территории

84

Занятие8. Методикапроведенияуроковпотеме«Экологияибиосфера»

школы, определение потребления различных ресурсов чле- нами семей школьников, подсчет размеров экологического следа и т.п.

ЗАДАНИЯ ДЛЯ АУДИТОРНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ

1.Познакомьтесь по программе и учебнику со структурой

исодержанием учебного материалатемы «Экология и биосфе- ра». На основании программы выбранного УМК сделайте по- урочное планирование учебного материала. Сформулируйте названия уроков и учебно-воспитательные задачи к ним, от- берите необходимые для уроков методы и средства обучения, а также распределите соответствующие урокам параграфы учебника. Результаты работы оформите в тетрадях в виде таб- лицы 13.

Таблица 13

Поурочное планирование темы «Экология и биосфера»

№Тема Учебно-воспитательные Методы и средства Учебник,

2. Познакомьтесь с приведенным ниже описанием лабо- раторной работы «Анатомические особенности растений из разных мест обитания». Выполните ее задания по группам, используя необходимый раздаточный материал. Какие изме- нения вы внесли бы в ход лабораторной работы?

Лабораторная работа «Анатомическиеособенностирастенийизразныхместобитания»

Цель работы: выяснить влияние условий жизни на строе- ние растений.

Объекты и оборудование: живые растения (алоэ, гибискус, циперус, элодея); лезвие безопасной бритвы, препаровальная игла, микроскоп, предметное и покровное стекло, полоски

85

МЕТОДИКА ОБУЧЕНИЯ БИОЛОГИИ. ЧАСТЬ 4. ОБЩАЯ БИОЛОГИЯ

фильтровальной бумаги, пипетка; флороглюцин (0,5–1 %-ный раствор в 50 %-ном растворе этилового спирта), концентриро- ванная соляная кислота, глицерин, вода, кусочки сырого клуб- ня картофеля или сердцевины стебля бузины (для приготовле- ния анатомических срезов).

Информация для работы

Для приготовления анатомических срезов растений следу- ет действовать с помощью острых, не использованных ранее лезвий. Объект держат вертикально, зажимая тремя пальцами левой руки; лезвие– горизонтально, в правой руке. Срез дела- ют косым скользящим движением (слева направо или справа налево). Срез должен быть как можно более тонким, прозрач- ным, площадьювнесколькоквадратныхмиллиметров. Мягкие листья следует вставлять в расщеп кубика из клубня картофе- ля (сердцевину стебля бузины) и делать через них срез вместе с объектом. Снимать срезы с лезвия бритвы следует кончиком препаровальнойиглыисразупомещатьвкаплюводынапред- метном стекле. Окрашивание срезов производится раствором флороглюцина (в течение 1,5–2 минут). После окрашивания реактив оттягивается с помощью полосок фильтровальной бумаги и наносится 1–2 капли соляной кислоты. (При рабо- те с кислотой соблюдайте осторожность!) После покраснения одревесневших оболочек реактив снова оттягивается филь- тровальной бумагой, наносится 1–2 капли глицерина, объект накрывается покровным стеклом и рассматривается под ми- кроскопом на большом увеличении.

Ход работы

Задание для 1-й группы

Рассмотрите алоэ– растение из засушливых местобитания. Обратите внимание на листья-суккуленты, обеспечивающие приспособление к недостатку влаги. Приготовьте поперечный срез листа алоэ. Обратите внимание на толщину покровной ткани, количество устьиц в эпидермисе, развитие механиче- ской ткани, столбчатой и губчатой ткани мякоти листа. Ре-

86

Занятие8. Методикапроведенияуроковпотеме«Экологияибиосфера»

зультаты работы занесите в таблицу. Сделайте вывод: в каких анатомических особенностях выражается приспособленность растений засушливых мест обитания к среде?

Задание для 2-й группы

Рассмотрите гибискус – растение из умеренно влажных мест обитания. Обратите внимание на внешнее строение ли- стьев. Почему листья гибискуса имеют горизонтальное рас- положение на побегах? Приготовьте поперечный срез листа гибискуса. Обратите внимание на толщину покровной ткани, количество устьиц в эпидермисе, развитие механической тка- ни, столбчатой и губчатой ткани мякоти листа. Результаты ра- боты занесите в таблицу. Сделайте вывод: в каких анатомиче- ских особенностях выражается приспособленность наземных растений из влажных мест обитания к среде?

Задание для 3-й группы

Рассмотрите циперус – полуводное растение. Какие при- способления естьу циперуса к жизни на границе водной и на- земно-воздушной сред обитания? Приготовьте поперечный срез листа циперуса (в области центральной жилки). Обрати- тевниманиенатолщинупокровнойткани, количествоустьиц

вэпидермисе, развитие механической ткани, столбчатой и губчатой ткани мякоти листа. Результаты работы занесите

втаблицу. Сделайте вывод: в каких анатомических особен- ностях выражается приспособленность полуводных растений к среде?

Задание для 4-й группы

Рассмотритеэлодею– водноерастение. Обратитевнимание нарасположениепобеговикорнейэлодеивтолщеводы. Пред- положите, с помощью чего элодея поддерживает положение своихпобеговвтолщеводы. Приготовьтепоперечныйсрезли- стаэлодеи(вобластицентральнойжилки). Обратитевнимание на толщину покровной ткани, количество устьиц в эпидерми- се, развитиемеханическойткани, столбчатойигубчатойткани мякотилиста. Результатыработызанеситевтаблицу. Сделайте вывод: в каких анатомических особенностях выражается при- способленность водных растений к среде?

87

МЕТОДИКА ОБУЧЕНИЯ БИОЛОГИИ. ЧАСТЬ 4. ОБЩАЯ БИОЛОГИЯ

Анатомические особенности растений из разных мест обитания

ЗАДАНИЯ ДЛЯ ВНЕАУДИТОРНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ

1. Познакомьтесьсприведеннымнижепланомуроканатему

«Биосфера – глобальная экосистема Земли». Оцените предлагае-

мый в плане хронометраж урока. Какие методы обучения учи- тель использовал на уроке? Какими методами обучения запла- нировано выполнение обучающимисядомашнего задания?

План урока на тему «Биосфера– глобальная экосистема Земли»

Цель: сформироватьуобучающихсяпонятиеобиосферекак глобальной экосистеме нашей планеты.

Оборудование: печатные таблицы «Общая структура био- сферы», «Распространение жизни в биосфере», «Озоновый экран биосферы», презентация «Биосфера» для интерактив- ной доски, портрет В.И. Вернадского.

Ход урока

1. Организационный момент (1 минута).

Проверка отсутствующих в классе. Сообщение темы урока. Запись темы на доске и в тетрадях. Постановка познаватель- ной задачи урока: выяснить основные признаки биосферы, позволяющие называть ее глобальной экосистемой Земли.

2. Актуализация знаний (3 минуты).

На данном уроке подводится итог изучению живых систем высшего уровня организации – биосферного. Ранее из си-

88

Занятие8. Методикапроведенияуроковпотеме«Экологияибиосфера»

стематических разделов курса биологии и курса физической географии школьники получили начальное представление о биосфере. Понятие «экосистема» было также сформировано. Поэтому начать урок уместно с вопросов на повторение: что такое экосистема? Что такое биосфера? Можно ли биосферу назвать экосистемой?

3.Изучение нового материала (20 минут).

Спомощью таблиц и презентации на интерактивной доске учительсообщаетшкольникам,чтобиосфера(отгреч.bios –жизнь

иsphaire–шар)–геологическаяоболочка,состав,структураиэнер- гетикакоторойсвязанысдеятельностьюорганизмов.Сэкологиче- скойточкизрениябиосфера–глобальнаяэкосистема,объединяю- щаявсегидроценозы,биогеоценозыиантропогенныеэкосистемы Земли. Далее сообщается, что учение о биосфере создал отечест- венныйученыйВ.И. Вернадский. Согласноэтомуучениюбиосфе- ра распределена в атмосфере, гидросфере и литосфере (области биосферы). Среди компонентов биосферы выделяют следующие вещества: живое, биогенное, косное, биокосное, радиоактивное, космогенное, а также рассеянные атомы элементов. Живое ве- щество, т.е. совокупность всех организмов, существующих в дан- ный момент на нашей планете, – самый активный компонент биосферы. Количество его для современного нам геологического периода (антропогенового) составляет в сухой массе 2,4 · 1012 т. Живоевеществовыполняетвбиосферерядважнейшихфункций.

Энергическая функция состоит в связи биосферных процес- сов с космическими, главный из них– вовлечение организмами спомощьюфотосинтезасолнечногоизлучения. Газоваяфункция проявляетсявтом,что,потребляяивыделяягазообразныесоеди- нения, организмы поддерживают постоянство газового состава атмосферы. Концентрационная функция обусловлена накопле- нием в телах организмов ряда химических элементов (углеро- да, кремния, фосфора и др.). Окислительно-восстановительная функциязаключаетсявокисленииивосстановленииорганизма- ми ряда химических соединений. Так, при фотосинтезе углекис- лыйгазвосстанавливаетсядоуглеводов, апридыханииуглеводы окисляютсядоуглекислогогазаиводы. Отдельносредифункций

89

МЕТОДИКА ОБУЧЕНИЯ БИОЛОГИИ. ЧАСТЬ 4. ОБЩАЯ БИОЛОГИЯ

живого вещества выделяют биогеохимическую деятельность че- ловека. Онапроявляетсявиспользованиидлянуждпромышлен- ностиисельскогохозяйствавеществизземнойкоры.

Какглобальнаяэкосистемабиосферахарактеризуетсярядом особенностей. Во-первых, она является открытой для энергии системой. Во-вторых, биосфера находится в динамическом равновесии. Изменение любого компонента вызывает дис- баланс, за которым следует изменение других компонентов, действующихпопринципуотрицательнойилиположительной обратной связи. В случае отрицательной обратной связи изме- ненные компоненты стремятся вернуть биосферу в исходное состояние. При положительной связи компоненты биосферы стимулируют дальнейшее ее изменение в прежнем направ- лении. В-третьих, биосфера неразрывно связана с космосом и Вселенной. Жизнь возникла в результате эволюции земной коры, а эволюция есть результат воздействия самой жизни на планету. Значит, жизнь на Земле надо рассматривать как результат эволюции Вселенной, развивающейся по всеобщим космопланетарным законам.

4. Закрепление нового материала (15 минут).

Проводится путем заполнения таблицы на интерактивной доске. Школьники выбирают представленную информацию и заносят ее в таблицу.

Живое вещество биосферы и его функции

Функция живого вещества Организмы Проявление функции

Энергетическая

Газовая

Концентрационная

Окислительно-восстановительная

Биогеохимическая деятельность человека

5. Домашнее задание (1 минута).

Учитель сообщает школьникам, что к следующему уроку необходимо прочитать § 30 учебника, ответить на вопросы

90