Кейс заданий для развития функциональной грамотности на уроке биологии (7–11 класс)

Кейс заданий.

Автор кейса: Сеферова Ирина Николаевна, МОУ «СОШ № 106» г.Саратов

Возраст учащихся: 13-14 лет (7 класс)

Уровень трудности: средний

Ведущие виды грамотности: читательская, естественнонаучная.

Работа с данным кейсом может осуществляться как в рамках изучения нового материала, так и для повторения пройденного материала в 7-м.Учебная цель – формирование функциональной грамотности обучающихся, развитие умения применять полученные знания на практике при решении реальных жизненных ситуаций. Использование представленных в кейсе заданий в урочной или внеклассной деятельности позволит учащимся применить полученные знания, а учителям — оценить уровень сформированных компетенций учеников по основным умениям и навыкам: по читательской грамотности: анализ информации, представленной в тексте; критическое осмысление содержания представленных текстов для получения достоверной информации; по естественнонаучной грамотности: научное объяснение явлений; понимание и анализ информации, представленной в различных контекстах: личном, научном, профессиональном, общественном.

Читательская грамотность

ПЛАНИРУЕМЫЙ РЕЗУЛЬТАТ: анализировать содержание текста, извлекать из него нужную информацию, делать выводы, просматривать текст для поиска явно указанной информации

ПИНГВИНЫ АНТАРКТИДЫ

Пингвины (Sphenisciformes) являются самыми известными и самыми многочисленными из всех птиц, населяющих Антарктиду. Их количество составляет приблизительно 85 % от общего количества всех птиц Антарктики, и большинство из пингвинов — это пингвины Адели. Пингвины – коренастые птицы, с крыльями, уменьшенными до плавников, благодаря которым они перемещаются по воде. На суше они ходят в вертикальном положении забавной ковыляющей походкой.Длина туловища большинства пингвинов 60–70 см, но встречаются и больше. Самый большой пингвин— это Императорский пингвин, он приблизительно длиной около одного метра и весит до 41 кг. Пингвины гнездятся в многочисленных колониях, состоящихиз 80000 птиц. Вид, запах, и шум от этих колоний остается незабываемым. Большинство птиц строят гнезда из камней, в которые откладывают одно или два яйца.

Общие особенности пингвинов

Так как на покрытой льдом Антарктиде невозможно найти пропитание, пингвины вынуждены добывать пищу в море, на поиск которой они тратят большую половину своего времени. Все птицы превосходные пловцы и умеют нырять на большую глубину, так, например Императорский пингвин ныряет на глубину до 250 метров. Их ноги и хвост работают как руль,а плавники как пропеллеры. Питаются они в основном мелкой рыбой и крилем, каждый ловит для себя индивидуально. Огромное количество пищи потребляется колонией пингвинов в период брачного сезона. При исследованиях пингвинов Адели было установлено, что взрослые птицы совершают ежедневно приблизительно 40 заходов в море в период откармливания птенцов, и каждый раз приносят с собой около половины килограмма пищи. Так, например, на мысе Крозер колонией из 175 000 пингвинов было принесено на берег для птенцов почти 3500 тонн рыбы. А самый наибольший грачовник на мысе Адар, состоит из 250 000 птиц.

Пингвины Адели могут очень быстро плавать до 15 километров в час. Это дает им возможность выпрыгнуть из воды прямо на плавучие льдины или берег. При таком прыжке создается впечатление, что они летят. Прыжки до двух метров также помогают им ускользнуть от когтей хищника леопардового барса. Другие опасные враги пингвинов — это касатки в море и птицы поморники на суше, которые питаются их яйцами.

Императорские пингвины

Императорские пингвины по размеру самые большие из всех пингвинов. Они приблизительно один метр длиной и весят приблизительно 30–40 килограммов. У них черная голова, сине-серая шея с ярким оранжевым пятном около ушей и бледно-желтая грудка, переходящая в белый цвет. Своих птенцов они выхаживают значительно дольше по сравнению с пингвинами Адели. Яйца они откладывают значительно раньше, чтобы к лету, богатого разнообразием пищи, птенцы уже могли быть самостоятельными. Полярной осенью (в апреле-мае) пингвины собираются в многочисленные колонии на морском льду в защищенных заливах. Единственное яйцо, отложенное самкой в мае или в начале июня высиживает самец в течение двух самых холодных месяцев. Он согревает яйцо наседной сумкой внизу брюха между лапами, это место, состоящее из кожи и перьев способно прогревать яйцо до +50 °C. На места гнездования самцы приходят хорошо упитанными, с толстой жировой прослойкой, которая особенно развита на брюхе. Но во время "насиживания" весь этот жировой резерв (примерно 5–6 кг) расходуется. Пингвины теряют до 40% веса, сильно худеют, оперение их становится грязным, совершенно утратившим первоначальный блеск и шелковистость. Самки в течение этих двух месяцев откармливаются в море, потом они возвращаются в колонию и меняются местами с партнером. После уже откормленные самцы возвращаются к самке и оба родителя уже вместе принимают участие в кормлении птенцов. К концу января, к началу февраля птенцы линяют и уже готовы попробовать окунуться в море.Они проводят свои первые два года жизни в море или на паковом льду.

Императорский пингвин уникален среди птиц Антарктиды. Он размножается зимой, на льду вдоль побережья континента и в одной колонии в самом худшем сезоне Антарктиды, почти в непрерывной темноте. Во время очень холодных периодов птицысобираются в плотные скопления, чтобы согреться друг об друга. Как и большие буревестники, пингвины могут прожить 30–40 лет.

Пингвин Адели

Адели - самый многочисленный из пингвинов в Антарктиде. Длина туловища у него 60–70 см, вес приблизительно 5,5 кг. Самки и самцы не отличаются по окрасу, имеют черную голову, шею и спину, белое брюшко и белый ободок вокруг глаз. Зиму они проводят на ледниках в море, а в начале весны приходят на землю для размножения.

Они возвращаются на то же самое место каждый год и обычно в ту же самую колонию. Сначала прибывают самцы и обустраивают гнезда, после спаривания в начале ноября самка откладывает два яйца и возвращается в море на 8–15 дней, в то время как самцы высиживают яйца. В течение четырех недель самцы, высиживая яйца, не питаются и к концу периода, когда возвращаются самки, они теряют до половины массы своего тела.

В последующие месяцы инкубационного периода и после вылупления птенцов они сменяют друг друга для того, чтобы выйти в море на поиски добычи, они возвращаются с рыбой или крилем в своих клювах и кормят птенцов.

Вопрос 1.(низкий уровень)

Для чего пингвины используют свои крылья?

Ответ: Ответ Б. В тексте указано, что пингвины — это коренастые птицы, они не умеют летать, т.к. у них очень короткие крылья,которые они используют в качестве плавников, благодаря которым они перемещаются по воде.Они великолепные пловцы и быстро перемещаются в воде, но по суше ходят в вертикальном положении забавной ковыляющей походкой.

Критерии достижения планируемого результата:

Верно дан ответ, приведено объяснение.

Вопрос 2.(средний уровень)

Что помогает пингвинам не замёрзнуть в Антарктиде?

Приведи примеры из текста.

Ответ:

В тексте сказано, что во время очень холодных периодов пингвины собираются в плотные скопления, чтобы согреться друг об друга.

Полярной осенью (в апреле-мае) пингвины собираются в многочисленные колонии на морском льду в защищенных заливах.

Перед гнездованием в период брачного сезона пингвины потребляют много пищи, благодаря чему накапливают солидную жировую прослойку к полярной осени. Тёплый пух, толстый слой жираи перья защищают птиц от холодного воздуха, ветра и воды.

Критерии достижения планируемого результата:

Верно дан ответ, приведено объяснение.

Вопрос 3.(низкий уровень)

Какие птицы, населяющие Антарктиду, являются самыми многочисленными?

Ответ:

Ответ Б. В тексте указано, что пингвины являются самыми многочисленными из всех птиц, населяющих Антарктиду.Их количество составляет приблизительно 85% от общего количества всех птиц Антарктики.

Критерии достижения планируемого результата:

Верно дан ответ, приведено объяснение.

Вопрос 4.(высокий уровень)

На какой из представленных фотографий изображен императорский пингвин? Ответ обоснуйте.

3.

4.

Ответ: Императорские пингвины изображены на картинке № 4. Такой вывод можно сделать, исходя из данного в тексте описания императорских пингвинов. По размеру эти пингвины самые большие из всех. Они приблизительно один метр длиной и весят около 30–40 килограммов. У них черная голова, сине-серая шея с ярким оранжевым пятном около ушей и бледно-жёлтая грудка, переходящая в белый цвет.

Критерии достижения планируемого результата:

Верно дан ответ, приведено объяснение.

Вопрос 5. (низкий уровень)

На какую максимальную глубину может нырять императорский пингвин?

Ответ: Ответ В.В тексте сказано, что императорские пингвины являются отличными пловцами и умеют нырять на глубину до 250 метров.

Критерии достижения планируемого результата:

Верно дан ответ, приведено объяснение.

Автор кейса: Сеферова Ирина Николаевна, МОУ «СОШ № 106»

Возраст учащихся: 15-16 лет (9 класс); 17-18( 10-11)

Уровень трудности: средний

Ведущие виды грамотности: читательская, естественно-научная.

Работа с данным кейсом может осуществляться как в рамках как в рамках изучения нового материала, так и для повторения пройденного материала в 9-м классе. Учебная цель – формирование функциональной грамотности обучающихся, развитие умения применять полученные знания на практике при решении реальных жизненных ситуаций. Использование представленных в кейсе заданий в урочной или внеклассной деятельности позволит учащимся применить полученные знания, а учителям — оценить уровень сформированных компетенций учеников по основным умениям и навыкам: по читательской грамотности: анализ информации, представленной в тексте; критическое осмысление содержания представленных текстов для получения достоверной информации; по естественнонаучной грамотности: научное объяснение явлений; понимание и анализ информации, представленной в различных контекстах: личном, научном, профессиональном, общественном.

Читательская грамотность

ПЛАНИРУЕМЫЙ РЕЗУЛЬТАТ: анализировать содержание текста, извлекать из него нужную информацию, делать выводы, просматривать текст для поиска явно указанной информации

Биология 9 класс.

Закономерности изменчивости: модификационная и мутационная изменчивости.

Тексты для чтения:

Текст 1. Генная модификация растений

Генетически модифицированный организм (ГМО) – организм, генотип которого был искусственно изменён при помощи методов генной инженерии. Это определение может применяться для растений, животных и микроорганизмов. Генетическая модификация отличается целенаправленным изменением генотипа организма в отличие от случайного, характерного для естественного и искусственного мутационного процесса. Основным видом генетической модификации в настоящее время является использование трансгенов для создания трансгенных организмов. Трансгенез – это процесс введения человеком либо природой чужеродного гена, называемого трансгеном, в живой организм. При этом организм получает свойства, которые он может передавать потомству.

В сельском хозяйстве и пищевой промышленности под ГМО подразумеваются только организмы, модифицированные внесением в их геном одного или нескольких трансгенов. Генная инженерия используется для создания новых сортов растений, устойчивых к неблагоприятным условиям среды и вредителям, обладающих лучшими ростовыми и вкусовыми качествами. За период с 1996 года по 2013 год площади, занятые под возделывание генетически модифицированных растений, увеличились в 100 раз и составили в мире более 170 млн га.

Процесс синтеза генов в настоящее время разработан очень хорошо и даже в значительной степени автоматизирован. Существуют специальные аппараты, снабжённые ЭВМ, в памяти которых закладывают программы синтеза различных нуклеотидных последовательностей. Чтобы встроить ген в вектор, используют ферменты – рестриктазы и лигазы. С помощью рестриктаз ген и вектор можно разрезать на кусочки. С помощью лигаз такие кусочки можно «склеивать», соединять в иной комбинации, конструируя новый ген или заключая его в вектор. Популярными методами введения вектора в клетку растений является использование особых почвенных бактерий или генной пушки.

Техника введения генов в бактерии была разработана после открытия явления бактериальной трансформации. В основе этого явления лежит примитивный половой процесс, который у бактерий сопровождается обменом небольшими фрагментами нехромосомной ДНК, плазмидами. Плазмидные технологии легли в основу введения искусственных генов в бактериальные клетки.

В настоящее время специалистами получены научные данные об отсутствии повышенной опасности продуктов из генетически модифицированных организмов в сравнении с продуктами, полученными из организмов, выведенных традиционными методами. Главный вывод, вытекающий из усилий более чем 130 научно-исследовательских проектов, охватывающих 25 лет исследований и проведённых с участием более чем 500 независимых исследовательских групп, состоит в том, что биотехнологии и, в частности, ГМО как таковые не более опасны, чем, например, традиционные технологии селекции растений.

Вопросы для обсуждения:

Что изучает генная инженерия, в отличие от клеточной?

Где и как применяется искусственный мутагенез?

Исследования, связанные с пересадкой гена бактерий, способствующего усвоению азота из атмосферного воздуха, в генотип злаков, проводятся в области микробиологического синтеза, генной или клеточной инженерии, а может быть в биохимии?

Где и когда вы сможете применить эти знания?

Текст 2. Мутации

Основное свойство генов заключается в точном самокопировании, благодаря чему и происходит наследственная передача множества признаков от родителей к детям. Однако, это свойство это не является абсолютным. Гены обладают еще и способностью изменяться, приобретать новые свойства. Такие изменения генов называются мутациями. Мутации генов создают изменчивость, необходимую для эволюции живой материи, многообразия форм жизни. Мутации возникают в любых клетках организма, но передаваться потомству могут только гены половых клеток.

Причины мутаций заключаются в том, что многие факторы внешней среды, с которыми на протяжении жизни взаимодействует каждый организм, могут нарушать строгую упорядоченность процесса самовоспроизведения генов, хромосом в целом, приводить к ошибкам в наследовании. В экспериментах установлены следующие факторы, вызывающие мутации: ионизирующее излучение, химические вещества и высокая температура. Очевидно, что все эти факторы имеются и в естественной среде обитания человека (например, естественный фон радиации, космического излучения). Мутации существовали всегда как вполне обычное природное явление.

Будучи в своей сути ошибками в передаче генетического материала, мутации носят случайный и ненаправленный характер, то есть могут быть как полезными, так и вредными и относительно нейтральными для организма.

Полезные мутации закрепляются в ходе эволюции и составляют основу прогрессивного развития жизни на Земле, а вредные, снижающие жизнеспособность, являются как бы обратной стороной медали. Они лежат в основе наследственных болезней во всем их многообразии.

Мутации делятся на естественные и искусственные. Естественные мутации возникают непроизвольно, а искусственные - при воздействии на организм различных мутагенных факторов риска.

Различают:

1) Геномные мутации – это мутации клеток, в результате которых изменяется число хромосом, что ведет к возникновению изменений в геноме клетки. Геномные мутации связаны с изменением числа хромосом в клетке.

2) Хромосомные мутации – это мутации, при которых происходит перестройка структуры отдельных хромосом, в результате чего наблюдаются потеря или удвоение части генетического материала хромосомы в клетке, изменение ориентации сегментов хромосом в отдельных хромосомах, а также перенос части генетического материала с одной хромосомы на другую.

Хромосомные мутации связаны с изменением хромосомы, обменом участков негомологичных хромосом.

3) Генные мутации – это мутации, при которых идет изменение одной или нескольких различных частей гена в клетке. Генные мутации охватывают один ген и белок, который кодируется этим геном. На генном уровне изменения первичной структуры ДНК генов под действием мутаций менее значительны, чем при хромосомных мутациях, однако генные мутации встречаются более часто. В результате генных мутаций происходят замены и вставки одного или нескольких нуклеотидов, дупликации и инверсии различных частей гена.

Задания: 1. Все приведённые ниже характеристики, кроме двух, используют для описания хромосомных мутаций организмов. Определите две характеристики, «выпадающие» из общего списка, и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

 

1) удвоение участка хромосомы

2) перенос участка хромосомы на другую

3) при мутации не меняется количество хромосом

4) нерасхождение хромосом в мейозе

5) удвоение нуклеотида в гене

Пояснение.

Хромосомные мутации связаны с нарушением структуры хромосом. Эти нарушения могут быть связаны с утратой участка хромосомы (делеция), удвоением участка хромосомы (дупликация), поворотом участка хромосомы на 180 градусов (инверсия), обменом участками между негомологичными хромосомами (транслокация) или слияним двух негомологичных хромосом в одну.

 

Характеристики (4) и (5) "выпадают": 4) нерасхождение хромосом в мейозе (геномная мутация); 5) удвоение нуклеотида в гене (генная мутация)

 Ответ: 45

Задания: 2.Установите соответствие между характеристикой мутации и ее типом:

Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

Пояснение.

Мутации (нарушения наследственной информации) делятся на геномные (изменение числа хромосом в клетке), хромосомные (изменение структуры хромосомы) и генные (перестройки отдельных генов, связанные с изменением в структуре молекулы ДНК, ее нуклеотидной последовательности).

(А) — включение лишних нуклеотидов в ДНК → изменение нуклеотидной последовательности гена → генная мутация;

(Б) — кратное увеличение числа хромосом в клетке → изменение числа хромосом → геномная мутация;

(В) — нарушение последовательности аминокислот в молекуле — это результат нуклеотидной последовательности гена → генная мутация;

(Г) — поворот участка хромосомы на 180 градусов (инверсия) → изменение структуры хромосомы (порядка расположения генов в хромосоме) → хромосомная мутация;

(Д) — уменьшение числа хромосом в соматической клетке → изменение числа хромосом → геномная мутация;

(Е) — обмен участками негомологичных хромосом (транслокация) → изменение структуры хромосом (состава генов хромосомы) → хромосомная мутация.

 Ответ: 232131.

Задание.

Найдите ошибки в приведённом тексте. Укажите номера предложений, в которых они допущены, исправьте их.

1. Мутациями называются наследственные изменения в молекулах РНК.

2. Есть много разных видов мутаций – генные, хромосомные, комбинативные, геномные. 3. Мутация, возникшая в одной из соматических клеток, может изменить наследственные признаки самой этой клетки и тех частей организма, которые образуются из её потомков. 4. Мутации, происходящие в половых клетках, изменяют только геномы потомков. 5. Вызываются мутации мутагенами – например, радиоактивным излучением, химическими веществами. 6. Небольшое число мутаций оказывается полезным для организмов.

Пояснение.

Ошибки допущены в предложениях 1, 2, 4:

1) 1 – мутациями называют изменения в молекулах ДНК;

2) 2 – не существует комбинативных мутаций;

3) 4 – мутации, возникающие в половых клетках, могут быть и генными, и хромосомными, и геномными

Критерии проверки:

Задание 4. Математическая грамотность.

Проанализируйте диаграмму «Содержание вещества Х в клетках кишечной палочки нормального генотипа и в клетках с мутацией Z при холодовом стрессе».

 

Выберите все утверждения, которые можно сформулировать на основании анализа представленных данных. Запишите в ответе цифры, под которыми указаны выбранные утверждения.

1) Мутация Z повышает устойчивость клеток к холоду.

2) В отсутствие холодового стресса нормальные клетки содержат меньше вещества Х, чем клетки с мутацией Z.

3) Мутация Z понижает устойчивость клеток к холоду.

4) Холодовой стресс влияет на содержание вещества Х только в клетках с мутацией Z.

5) Холодовой стресс приводит к увеличению содержания вещества Х в исследованных в эксперименте клетках кишечной палочки.

Пояснение.

Утверждения, которые можно сформулировать на основании анализа представленных данных:

2) В отсутствие холодового стресса нормальные клетки содержат меньше вещества Х, чем клетки с мутацией Z.

5) Холодовой стресс приводит к увеличению содержания вещества Х в исследованных в эксперименте клетках кишечной палочки.

 

Ответ: 25.

Задание 5. Естественно-научная грамотность

Ученый-генетик внес в среду, на которой инкубировались лейкоциты человека, колхицин (вещество, разрушающее микротрубочки веретена деления). Как изменится частота геномных и генных мутаций в инкубируемых клетках?

Для каждой величины определите соответствующий характер её изменения:

 

1) увеличилась

2) уменьшилась

3) не изменилась

 

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой величины. Цифры в ответе могут повторяться.

 

Пояснение.

При разрушении колхицином веретена деления хромосомы при делении не будут правильно расходиться, таким образом частота геномных мутаций может возрасти, а на генные мутации этот эксперимент не повлияет.

 

Ответ: 13.

Задание 6.

Проанализируйте таблицу «Виды мутаций». Заполните пустые ячейки таблицы, используя термины, приведённые в списке. Для каждой ячейки, обозначенной буквой, выберите соответствующий термин из предложенного списка.

 

 Список терминов

 1) замена участка хромосомы

2) удаление одной хромосомы

3) замена нуклеотида в гене

4) синдром кошачьего крика

5) синдром Дауна

6) хромосомная

7) реципрокная

8) нуклеотидная

 Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

Пояснение.

 

 

Ответ: 635