II. Учебная программа

2.1. Пояснительная записка

Биологическая наука имеет два основных направления развития: анатомо-морфологическое и физиологическое. Исторически физиологическое направление в биологической науке зародилось гораздо позже морфологического и во многом обязано не морфологам, а физикам и химикам.

Длительное время физиология растений развивалась в недрах материнской науки – ботаники. Ее формирование зависело в значительной мере от развития физики и химии. Использование из достижений для выяснения природы процессов, протекающих в растительном организме, привели к более глубокому раскрытию тайн жизни растительных организмов и выделению физиологии растений в самостоятельную науку.

Физиология растений – наука, изучающая закономерности жизненных процессов (фотосинтез, дыхание, рост, развитие и др.), их сущность и взаимосвязь с окружающими условиями. Она относится к циклу ботанических дисциплин, так как основным объектом ее изучения является растение.

В экологических системах (биогеоценозах) растительные организмы занимают центральное место, являясь продуцентами. Это, по сути, единственные существа на Земле, которые благодаря протекающему в них процессу фотосинтеза, создают в огромных масштабах органические вещества из не органических, обеспечивая тем самым энергетическим и пластическим материалом все остальные организмы, включая человека.

Современная физиология растений базируется на данных физики, химии (главным образом, органической и биологической), молекулярной биологии, цитологии, математики и кибернетики. Она использует не только теоретические знания, но и методы данных наук. Подобное положение физиологии растений в системе естественных наук, определяет ее место в структуре учебного плана.

Цель физиологии растений была четко сформулирована К.А. Тимирязевым: «цель стремлений физиологии растений заключается в том, чтобы изучить и объяснить жизненные явления растительного организма и не только изучить и объяснить их, но и путем этого изучения и объяснения вполне подчинить их разумной воле человека так, чтобы он мог по произволу видоизменять, прекращать или вызывать эти явления».

Знания физиологии растений необходимы для преподавания в школе ботаники, общей биологии, проведения факультативных занятий по физиологии растений и биологии. Они будут способствовать более глубокому обоснованию и теоретическому осмыслению опытнических работ проводимых в кабинете биологии и на школьных опытных участках.

В процессе преподавания курса физиологии растений необходимо дать студентам фундаментальные знания основных положений физиологии растений в свете принципов материалистической диалектики, выработать у них правильные методические приемы изучения явлений природы, необходимые для подготовки квалифицированного учителя – биолога.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Формировать диалектико-материалистическое мировоззрение. Вскрывать материальную сущность физиологических процессов, диалектический характер их развития.

2. Дать студентам глубокие и прочные знания об основных биологических процессах (фотосинтезе, дыхании, транспирации, росте и развитии и др.), показать их взаимосвязь друг с другом и условиями среды обитания. Изучить развитие физиологических функций в онтогенезе и филогенезе. Выявить их значимость в круговороте вещества и энергии в экосистемах и биосферы в целом.

3. Знакомить с методами физиологических исследований. Обучать технике и методике физиологического эксперимента. Прививать навыки экспериментальной работы, как в лабораторных, так и в полевых условиях, интерес в исследовательской работе.

4. Прививать навыки и умения, необходимые для работы в школе. Готовить студентов для проведения учебных занятий по ботанике, общей биологии, внеклассной и опытнической работе в школе по биологии.

5. Знакомить студентов с последними достижениями физиологии растений и их использованием в биотехнологии.

6. Воспитывать бережное отношение к природе. Приводить примеры рационального использования природных богатств и роли человека в преобразовании природы.

7. Воспитывать у студентов ответственное отношение к делу, бережливость, аккуратность, культуру труда.

8. Пропагандировать решения правительства о развитии биологической науки и сельского хозяйства, увязывать теоретический материал с жизнью.

9. Осуществлять патриотическое воспитание, показывать приоритет русских ученых в развитии физиологии растений.

Огромную роль в разработке физиологического направления в биологии сыграл функциональный подход. Использование этого подхода при изучении биологических систем различного уровня сложности позволило перейти от явлений к сущности: понять принципы функционирования живых систем и на их основе создать идеализированные модели их организации, которые затем проверялись практикой. Конкретным примером его приложения может служить история открытий в области фотосинтеза. Так, например, открытие Эмерсоном «эффекта усиления», которое во многом «обязано» использованию функционального подхода, позволило ему выдвинуть идею о существовании двух пигментных систем и двух фотосистем. В последующих работах предположение Эмерсона о двух пигментных фотосистемах подтвердилось, и они были выделены структурно.

Именно использование функционального подхода (в сочетании с конкретными экспериментальными методами) позволило расшифровать ряд биохимических циклов в растительной клетке (цикл Кальвина, цикл Кребса и другие), понять работу электрон-транспортной цепи, локализованной в мембранах хлоропластов и митохондрий, механизм синтеза АТР. Огромную роль данный подход сыграл в расшифровке структуры биополимеров, лежащих в основе живого - белков и нуклеиновых кислот, раскрытии механизмов таких фундаментальных биологических процессов, как репликация и репарация DNК, транскрипция и трансляция, дифференцировка и регуляция экспрессии генов. За все эти исследования ученые получили Нобелевские премии.

Проецируя особенности становления и развития физиологической науки на образовательную область, следует помнить, что важнейшей особенностью физиологии растений является использование в качестве важнейшей методологии – функционального подхода, который должен быть положен в основу изучения всех физиологических функций растительного организма.

Изучение курса физиологии растений реализуется через разные формы организации учебного процесса: лекции, лабораторно-практические работы, семинары, коллоквиумы, полевые практики, конференции, консультации, индивидуальные занятия.

В основу разработки тематического плана по курсу физиологии растений положен принцип координации между содержанием учебного материала, который рассматривается во время аудиторных занятий и материалом, вынесенным для самостоятельного изучения студентами. Для изучения материала, выносимого для самостоятельного изучения созданы необходимые условия: четко сформулированы вопросы, указана литература, составлены методические рекомендации по изучению той или иной темы, подготовлен дидактический материал в форме логически связанных опорных схем – моделей, определены сроки и формы отчетности.

Требования к знаниям и умениям

По окончании изучения курса физиологии растений студенты должны:

1. усвоить содержание, объем основных понятий курса, выявлять их сущностные связи;

2. уметь классифицировать понятия, правильно соотносить их друг к другу;

3. уметь оперировать понятиями для решения задач познавательного и практического характера;

4. выдвигать учебные (научные) гипотезы и планировать эксперимент для их решения;

5. владеть техникой и методикой физиологического эксперимента.

Учебная программа по курсу физиологии растений составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом и отражает все его положения.

Курс физиологии растений изучается в V (124 часа: лекции – 26 ч.; лабораторно-практические занятия – 36 ч.; самостоятельная работа – 62 ч.) и VI семестрах (72 часа: лекции – 16 ч.; лабораторно-практические занятия – 20 ч.; самостоятельная работа – 36 ч.). По итогам V семестра студенты сдают экзамен, по итогам VI семестра – зачет. В рамках изучения дисциплины предусматривается выполнение курсовых и квалификационных работ.