ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ "ПЕРВОГО СЕНТЯБРЯ"

СУХОВА Т.С.

Курс «Системный подход как условие развивающего обучения в курсе биологии»

Учебный план курса

Лекция 8. Системный поход к построению уроков и семинаров

Развитие и образование ни одному человеку не могут быть даны или сообщены. Всякий, кто желает к ним приобщиться, должен достигнуть этого собственной деятельностью, собственными силами, собственным напряжением.

А.Дистервег

Урок-семинар по теме: «Происхождение и начальные этапы развития жизни на Земле»

Задачи

1. Научить видеть реальность развития живой материи.

2. Вовлечь учащихся в дискуссию при обсуждении теории возникновения жизни.

3. Проверить умение учащихся анализировать цели и методы опытов Ф.Реди, Л.Пастера, Л.Миллера и др.

Ведущие понятия

• Свойства живой материи.

• Теории возникновения жизни.

• Уровни организации жизни.

• Этапы абиогенного синтеза органических соединений.

• Гипотетическая характеристика первичных организмов.

Темы рефератов

1. О сущности жизни (философские аспекты, отличие живого от неживого, признаки живого).

2. Роль естественных наук в формировании современных представлений о возникновении жизни.

3. О роли эксперимента в разработке научных гипотез происхождения жизни.

4. Мифологические и религиозные представления о жизни (исторические аспекты).

Вопросы и задания

1. Перечислите признаки жизни (живых организмов). Объясните, почему ни один из этих признаков не исчерпывает определение жизни полностью.

2. Во времена Ньютона мир представлялся в виде гигантского механизма, где все явления совершаются по кругу. Позже этот образ был заменен образом летящей «стрелы времени». В свете современных представлений и этот взгляд устарел (стрела летит с убывающей скоростью!). Правильно ли, на ваш взгляд, темпы развития материи сравнивать с полетом космической ракеты (по восходящей вверх кривой)?

3. Предлагается утверждение: «Попытки подойти к изучению жизненных процессов с чисто физической или химической точек зрения обречены на неудачу, так же как стремление некоторых биологов понять сущность жизни, не прибегая к современной физике и химии». Согласны ли вы с этим утверждением. Почему?

4. Может ли, на ваш взгляд, в современных земных условиях возникнуть жизнь абиогенным путем?

5. Какое значение для биологической науки имели работы Л.Пастера?

6. Какие доказательства можно привести в пользу гипотезы А.И. Опарина о происхождении жизни из неживой материи?

7. Какой способ питания организмов первичен в истории Земли и почему?

8. Доказана способность автотрофов использовать воду в качестве донора электрона при фотосинтезе. Эта способность привела к выделению свободного кислорода в атмосферу. Какое значение это имело для развития жизни на Земле?

9. Какие характерные черты живых организмов можно выделить у протобионтов?

Выводы по семинару

1. Биологическая эволюция – закономерный этап в развитии материи в целом.

2. Современные воззрения позволяют перевести спор о путях возникновения жизни на Земле на научную почву и обосновать правильность теории абиогенеза.

3. Выделяют 3 этапа возникновения жизни на Земле:

– абиогенное возникновение биологических мономеров;
– образование биологических полимеров;
– формирование мембранных структур и первичных организмов (протобионтов).

Методические рекомендации

При обсуждении ведущих положений семинара используйте таблицы 1–3.

Таблица 1. Характеристика первичных организмов

Таблица 2. Форма движения материи

Таблица 3. Уровень организации живого

Ведущие понятия

• Фотосинтез.

• Многоклеточность.

• Появление эукариот.

• Половой процесс.

• Аэробное дыхание.

Что надо знать учителю

Об эксперименте

1. Цель эксперимента.
2. Планирование эксперимента.
3. Схема эксперимента.
4. Описание наблюдаемых в эксперименте явлений и процессов.
5. Выдвижение гипотезы.
6. Применение знаний в решении различных экспериментальных задач.
7. Индуктивное и дедуктивное умозаключение и доказательство.

Что надо знать ученику

Об эксперименте

1. Отличие эксперимента от наблюдений.
2. Цель – что хотим выяснить?
3. Ход – что для этого делаем?
4. Выводы – что выяснили?

О теории

1. Основные положения теории.
2. Факты, опыты, послужившие основанием для разработки теории.
3. Математический аппарат теории.
4. Круг явлений, объясняемых данной теорией.
5. Явления и свойства, предсказываемые теорией.

Урок-семинар по теме: «Учение об эволюции органического мира»

Задачи

1. Отработать умение приводить доказательства, проводить сравнение, анализ и синтез с привлечением конкретных биологических объектов.

2. Обсудить проблемы многообразия видов в природе, борьбы за существование, приспособленности и ее относительного характера, используя умение учащихся проводить наблюдения и анализировать результаты эксперимента.

3. Использовать знания учащихся по ботанике, зоологии, анатомии и физиологии человека при обсуждении закономерностей эволюции и ее направлений.

4. Сформировать научное мировоззрение о путях и направлениях эволюции человека, биосоциальной сущности человека.

Ведущие понятия

• Движущие силы эволюции.

• Направления эволюции.

• Результаты эволюции.

• Главные этапы в эволюции царств органического мира.

• Популяция как элементарная структура эволюции, изменение ее генного состава.

• Реальность вида, структура и критерии вида.

• Система органического мира как отображение его эволюции.

Темы рефератов

1. Развитие взглядов на процесс видообразования.

2. Союз генетики и теории эволюции.

3. Причины многообразия видов в природе (с использованием личных наблюдений).

4. Экспериментальные подтверждения борьбы за существование.

5. Движущие силы и основные этапы эволюции человека.

6. Человек в прошлом, настоящем и будущем.

Вопросы и задания

1. Почему начало биологической эволюции связывают с появлением на Земле клеточных форм жизни?

2. Возможно ли, на ваш взгляд, говорить о единстве живых организмов на Земле, основываясь на качественном составе их химических элементов?

3. Существует утверждение: «Вода – источник жизни». Правомерно ли оно с позиций современной теории эволюции?

4. Какое эволюционное значение могут иметь резкие колебания численности, наблюдаемые у многих животных?

5. Предложите гипотезу, как могли возникнуть в ходе эволюции лишайники.

6. Почему даже длительное воздействие стабилизирующего отбора не приводит к полному стенотипическому единообразию в популяции?

Выводы по семинару

1. Материалом для эволюционного процесса являются наследственные изменения, основу которых составляют мутации.

2. Главный движущий фактор эволюционного процесса – естественный отбор.

3. Единица эволюционного процесса – популяция (а не особь).

4. Популяционная генетика формулирует законы формирования генофонда популяций.

Первый закон: чем больше генетическая разнородность популяции, тем выше ее жизнеспособность и полнее преобразования под влиянием изменения среды.

Второй закон: в одних случаях преобразование популяций вызывается изменением частоты распространения признаков, зависящих от одного гена, в других – отбор влияет на различные сочетания генов. Таким путем на основе исходного генофонда возникают особи с новыми признаками.

Третий закон: громадное большинство природных популяций существует сотни и тысячи лет, и за это время отбор создал наилучшим образом сбалансированные системы. Жизнеспособность отдельных особей определяется комплексом других. Это обеспечивает безграничность эволюционного процесса.

5. Сущность эволюционных преобразований – в изменении генного состава популяции: не каждая особь становится более приспособленной, а в популяции растет частота возникновения более приспособленных особей.

Методические рекомендации

1. Запланируйте отчеты одного-двух учащихся об экскурсии на тему: «Причины многообразия видов в природе» и последующее теоретическое обобщение результатов экскурсии.

2. Используйте демонстрацию фильма «Доказательства эволюции» для обсуждения на семинаре ведущих теоретических положений темы.

3. Предложите учащимся работу в группах: а) палеонтологи, б) эмбриологи, в) анатомы, г) генетики, используя их доводы для доказательства эволюции.

4. Используйте заранее подготовленные учащимися опыты для теоретических обобщений: а) борьба за существование на примере плесеней или проростков овса; б) изменение окраски рыб под влиянием светофильтров и др.

5. Подготовьте к семинару таблицы обобщающего характера, схемы, дополнительную информацию:

– макроэволюция (определение понятия);
– современная система живых организмов;
– доказательства макроэволюции: эмбриологические (филогенез, онтогенез); палеонтологические (филогенетические; ископаемые переходные формы); сравнительно-анатомические (гомологи, аналоги, рудименты, атавизмы); биогенетический закон; правило необратимости эволюции.

Справка

Необратимость эволюции возвел в ранг эволюционного закона бельгийский палеонтолог Л.Долло: «Организм никогда не возвращается точно к прежнему состоянию даже в том случае, если он оказывается в условиях существования, тождественных тем, через которые он прошел. Но вследствие неразрушимости прошлого он всегда сохраняет какой-нибудь след промежуточных этапов, которые были им пройдены».

Речь идет о необратимости эволюции целостных организмов, т.е. сложных систем. Отдельные признаки предков могут возвращаться, например размеры рогов у оленей. Для возвращения целостного организма в исходное состояние необходимо соответствующее направление отбора. Это возможно достичь методами селекции (восстановление европейского зубра). В природе популяция просто не может попасть в условия, тождественные тем, в которых находилась популяция ее отдельных предков.

Что надо знать ученику

О законе

1. Связь между какими явлениями и процессами выражает закон.
2. Формулировка закона.
3. Опыты, подтверждающие справедливость закона.
4. Использование закона на практике.
5. Границы применения закона.

Дополнительная информация для учителя

Современная (синтетическая) теория эволюции впитала в себя многие важнейшие положения экологии, генетики, молекулярной биологии, однако она опирается на дарвиновскую концепцию. Причинами неудовлетворенности состоянием теории эволюции в настоящее время являются: переворот в биологических знаниях, из которых не все осознаны применительно к теории эволюции; контраст между строгостью методов молекулярной биологии и несколько общим, описательным, характером дарвиновских объяснений.

Несколько конкретных примеров (по Л.П. Татаринову):

1. О ходе событий, приведших к существующему многообразию органического мира, мы знаем лишь по отрывочным данным палеонтологии, где причинно-следственные зависимости устанавливаются с большим трудом при почти полном игнорировании данных эволюционной генетики.

2. Лишь в самых общих чертах намечена картина экосистемной эволюции.

3. Нет хорошей системы объяснения закономерностей более или менее синхронной смены господствующих форм жизни в истории Земли.

4. Дарвинизм помогает глубже осмыслить содержание биологических явлений, но он малоэффективен при попытках прогнозирования результатов эволюционного процесса.

Выводы

1. Теория эволюции нуждается в более полном учете новейших данных биологии, в пересмотре соотношения между теорией и фактами.

2. Основные принципы дарвинизма с его положениями о неопределенном по отношению к ходу эволюции характере наследственной изменчивости и об отборе в полной мере сохранили свое значение.

(Татаринов Л.П Эволюция и креационизм. – М.: 1988.)

Литература

1. Сивоглазов В.И., Сухова Т.С., Козлова Т.А. Биология. Общие закономерности. Книга для учителя. – М.: Генжер, 1999.; М.: Айрис-Дидактика, 2004.

2. Сухова Т.С. Урок биологии. Библиотека учителя. – М.: Вентана-Граф, 2001.

Вопросы и задания для самостоятельной работы

Задание 1

Спланируйте семинар на тему «Взаимоотношения организма и среды» по курсу общей биологии, используя предложенный в лекции план.

1. Задачи.
2. Ведущие понятия.
3. Темы рефератов.
4. Вопросы и задания для учащихся.
5. Выводы по семинару.

В помощь учителю предлагаются примерные темы сообщений (рефератов) и практические задания (по выбору учащихся). Сформулированы выводы по семинару. Учитель должен определить задачи семинара, выделить ведущие понятия темы (в соответствии с выводами).

План подготовки группы по теме: «Биогеоценоз – саморегулирующаяся система»

Теоретические вопросы (рефераты или сообщения)

1. Взаимосвязь живой и неживой природы.
2. Видовое разнообразие – условие стабильности экосистем.
3. Смена биогеоценозов и ее причины.

Практические задания

1. Характеристика биоценоза (по материалам экскурсии).
2. Наблюдение на тему: «Аквариум – модель экологической системы».
3. Наблюдение в домашних условиях трофических уровней детритной пищевой цепи (листовая подстилка – дождевой червь).

План подготовки группы по теме: «Абиотические факторы среды»

Теоретические вопросы (рефераты или сообщения)

1. Температура.
2. Свет.
3. Влажность.
4. Загрязняющие вещества.

Практические задания (подбор цифрового материала)

1. Интенсивность космического и ионизирующего излучения.
2. ПДК загрязняющих веществ.
3. Пределы выносливости организмов.

Выводы по семинару

1. Экосистемы существуют за счет солнечной энергии, количество которой относительно постоянно и избыточно.

2. Энергия не возникает и не исчезает, она лишь переходит из одной формы в другую.

3. Видовое разнообразие обеспечивает стабильность экосистемы.

4. Естественные изменения экосистем протекают по типу сукцессий. Вмешательство человека чаще приводит к нарушению или гибели экосистемы.

Задание 2

Подготовьте урок «Будущее человечества» в рамках темы, посвященной экологическим проблемам.

1. Подготовьте к уроку таблицы:

• «Внедрение новых технологий»;

• «Нетрадиционная энергетика»;

• «Очистка выбросов и стоков».

2. Обсудите основные задачи урока, пользуясь данными, занесенными в таблицу.

Прокомментируйте следующее утверждение экологов: «В питании человека будущего должна преобладать растительная пища; доля мясной пищи должна уменьшаться». Обсудите с учащимися, действием каких законов экологии объясняется такая смена приоритетов?