И. А. Шапошникова

Особенности изучения элективного курса «Таблица Менделеева в живых организмах»

Знание – столь драгоценная вещь,
что его не зазорно
добывать из любого источника.

ФОМА АКВИНСКИЙ

Согласно концепции модернизации Российского образования одна из основных задач современной школы – создание «системы специализированной подготовки (профильного обучения) в старших классах общеобразовательной школы, ориентированной на индивидуализацию обучения и социализацию обучающихся, в том числе с учетом реальной потребности рынка труда, отработки гибкой системы профилей и кооперация старшей ступени школы с учреждениями начального, среднего и высшего профессионального образования».

Набор профильных и элективных курсов на основе базовых общеобразовательных предметов поможет составить индивидуальную образовательную траекторию для каждого школьника.

Элективный курс «Таблица Менделеева в живых организмах» стал результатом многолетней работы группы учителей химии, биологии и экологии ГОУ СОШ № 1945 и ГОУ ЦО № 2006 г. Москвы. Это межпредметный практико ориентированный курс, объединяющий науки естественного и гуманитарного циклов (химия, биология, ОИВТ, история и география), направленный на личностное и профессиональное самоопределение учащихся.

Школьный курс неогранической химии содержит достаточно обширные, но разрозненные сведения о роли химических элементов в жизнедеятельности зеленых растений, животных и человека. Эти же вопросы рассматриваются и в других образовательных курсах «Биология», «Экология», «Естествознание», «Природоведение». Для обобщения информации и систематизации фактических знаний учащихся имеет  смысл  включить в образовательную программу 9-го класса элективный курс «Таблица Менделеева в живых организмах», который даст учащимся навыки практической работы по проведению экологического мониторинга воздуха, воды и почвы. Данный элективный  курс соответствует Стандартам второго поколения, т.е. в нем реализуются базовые национальные ценности, выраженные через воспитание и привитие элементов личностной, социальной и семейной культуры; представлены основные элементы научного знания; формируются универсальные учебные действия: личностные, ориентировочные, коммуникативные и конкретные способы преобразования учебного материала.

Данный элективный курс предназначен для учащихся, ориентированных на поступление в классы естественнонаучного профиля старшей школы, средние специальные учебные заведения. Общий объем учебной нагрузки курса составляет 19 ч (1 ч в неделю, базовый уровень) либо 38 ч (2 ч в неделю, профильный уровень). Программой предусматривается изучение теоретических вопросов (20% учебного времени), проведение лабораторного практикума (70%), проведение домашнего эксперимента (10%).

Цели курса

1. Создать условия для формирования и развития у учащихся интеллектуальных и практических умений в области исследования фактов, влияющих на жизнедеятельность живых организмов и здоровье человека.

2. Сформировать умение самостоятельно приобретать и применять знания.

3. Создать условия для развития творческих способностей, умения работать в группе, вести дискуссию, отстаивать свою точку зрения.

Основные задачи курса:

– закрепить, систематизировать и расширить знания учащихся о процессах, происходящих в организмах растений, животных и человека;

– сформировать представление о биологической классификации химических элементов, их роли в организме человека, животных и растений;

– продолжить формирование у школьников умений анализировать ситуацию и делать прогнозы, выполнять опыты в соответствии с правилами безопасности и охраны труда, навыков исследовательской деятельности, учебно-коммуникативных умений.

Курс опирается на универсальное пособие «Таблица Менделеева в живых организмах»*.

В пособии представлена информация о 38 наиболее распространенных химических элементах, которые встречаются в живых организмах. Каждый химический элемент описан по схеме:

– Русское название химического элемента.
– Латинское название химического элемента.
– Порядковый номер, атомная масса, количество энергетических уровней и распределение электронов по ним.
– Роль элемента в жизни растений, грибов, микроорганизмов.
– Роль элемента в жизни животных организмов.
– Роль элемента в организме человека.
– Основные источники получения химического элемента.
– Интересные факты в рубрике «А знаете ли вы?».
– Химические формулы наиболее распространенных соединений, в которых присутствует данный элемент.
– Рисунки, фотографии, схемы, поясняющие статью.

Последовательность статей соответствует классификации химических элементов с точки зрения биологии, т.е. сначала идут статьи о биоэлементах, затем о других макроэлементах, микроэлементах и ультрамикроэлементах.

В последней статье пособия «Некоторые факты о значении некоторых других химических элементов в живых организмах» дана справочная информация о роли или применении еще 8 элементов, не характерных для живого организма.

Содержание курса

Занятие 1. Введение. Из истории возникновения понятия «химический элемент». Распространение химических элементов во Вселенной и земной коре. Из истории открытия роли химических элементов в живом организме.

Занятие 2. Биосфера как источник химических элементов. Биологическая классификация химических элементов и их роль в процессах жизнедеятельности организмов. 

Занятие 3. Химические элементы – органогены: H, O, C, N, P, S.  

Занятие 4. Химические элементы – макроэлементы: Ca, K, Na, Cl, Mg. 

Занятие 5. Жизненно необходимые химические элементы: Fe, Zn, Cu, Mn. 

Занятие 6. Жизненно необходимые химические элементы: Mo, Co, Cr, Se, J. 

Занятие 7. Условно жизненно необходимые химические элементы: F, B, Si, Ni.

Занятие 8. Условно жизненно необходимые химические элементы: V, Br, As, Li. 

Занятие 9. Химические элементы – токсичные микроэлементы: Sn, Ag, Sr, Ti.

Занятие 10. Химические элементы – токсичные микроэлементы: Al, Pb, Cd, Hg. 

Занятие 11.  Химические элементы – токсичные микроэлементы:   Tl, Bi, Be, U. 

Занятие 12. Итоговое занятие.

Занятие 13. Практическая работа № 1. Определение жесткости воды (по наличию катионов кальция Ca²⁺, магния Mg²⁺).

Занятие 14. Практическая работа № 2. Оценка солености воды: определение содержания хлоридов и сульфатов в  воде.

Занятие 15. Практическая работа № 3. Определение загрязнения воздуха по осадкам (по наличию в них катионов NH⁴⁺, Cu²⁺, Fe³⁺, Cа²⁺ и анионов Cl^–, SO₄^2– , CO₃^2–).

Занятие 16. Практическая работа № 4. Определение загрязнения воздуха по содержанию сульфатов в коре деревьев.

Занятие 17. Практическая работа № 5. Определение содержания катионов свинца в почве и растительности.

Занятие 18. Практическая работа № 6. Определение рН почвенных образцов.

Занятие 19. Защита проектных работ и рефератов на школьной научной конференции.

Для каждого занятия продуманы содержание, основные виды деятельности, формы работы с учащимися и образовательные продукты, которые будут созданы учащимися в процессе освоения программы курса. Определены критерии, позволяющие оценить, насколько успешно освоен курс, а также продумана форма отчетности учащихся по итогам освоения программы курса.

Основные формы работы на занятиях: лекция, круглый стол, семинарское занятие, деловая игра, лабораторные и практические работы, научное исследование и проект, написание реферата и защита его на школьной научной конференции.

Основные формы обратной связи: конспекты, отчетные задания по лабораторным и практическим работам, сообщения и выступления учащихся, выполнение тестовых заданий, создание компьютерных презентаций, решение познавательных задач, создание вопросов, таблиц, написание рефератов.

Результативность курса подтверждается ежегодным успешным участием учащихся в различных конкурсах от школьного уровня до городского и всероссийского. Участники курса являются победителями конкурсов «Ярмарка идей на Юго-Западе», «Юные таланты Московии», «Мы и биосфера», эколого-краеведческого фестиваля «Родная земля», Московского городского экологического фестиваля «Наш дом – планета Земля», научно-практических конференций, а также победителями и призерами окружных и городских туров предметных олимпиад по химии, экологии и биологии.

Использование учителями ГОУ ЦО № 2006 и ГОУ СОШ № 1945 межшкольных компьютерных пространств по электронному адресу: http://www.learning.9151394.ru/ позволяет ученикам различных образовательных учреждений работать совместно при освоении данного курса и предметов естественнонаучного цикла.

* Шапошникова И.А., Болгова И.В. Таблица Менделеева в живых организмах: Универсальное учебное пособие по химии, биологии и экологии. – М.: БИНОМ, 2010.