Конспект урока "Царство бактерий: математика и биология"

Конспект интегрированого урока по математике и биологии для 7 класса

Тема урока: «Царство бактерий: математика и биология».

Цель урока: формирование междисциплинарных знаний о бактериях через интеграцию биологических и математических компетенций, развитие навыков анализа и обработки данных в контексте изучения микромира.

Задачи урока:

1. Образовательные:

Сформировать целостное представление о царстве бактерий, их строении, классификации и роли в природе

Научить применять математические методы для анализа биологических данных

Освоить способы графического представления информации о размножении бактерий

2. Развивающие:

Развить логическое мышление при решении задач, связанных с бактериальными культурами

Совершенствовать навыки самостоятельной работы с учебным материалом

Развить способность к анализу и интерпретации результатов

3. Воспитательные:

Развить интерес к междисциплинарным исследованиям

Сформировать научное мировоззрение через понимание роли бактерий в природе

Воспитать ответственное отношение к проведению биологических экспериментов

Сформировать навыки работы в команде при решении комплексных задач

Данный урок направлен на формирование у учащихся комплексного понимания роли бактерий в природе и развитие навыков математического анализа биологических процессов, что способствует развитию научного мышления и междисциплинарных компетенций. Упражнения и задания, охватывающие различные аспекты темы, позволят ученикам глубже погрузиться в изучение бактерий и увидеть, как математические и биологические науки переплетаются в нашей жизни.

Комплектация ресурса:

1. Пояснительная записка.

2. Конспект урока.

3. Мультимедийная авторская презентация «Царство бактерий».

4. Карточки с математическими заданиями.

5. Цветные маркеры и бумага для групповой работы.

Оборудование: Мультимедиа, компьютер, экран, колонки, интернет.

Актуальность урока обусловлена несколькими важными факторами:

1. Междисциплинарный подход (соответствует современным требованиям ФГОС, формирует целостное научное мировоззрение, развивает системное мышление учащихся).

2. Практическая значимость (бактерии играют ключевую роль в современных биотехнологиях, знание о бактериях необходимо для понимания процессов в медицине, экологии, сельском хозяйстве, математические методы анализа важны для научных исследований).

4. Практическая направленность (развитие навыков анализа биологических данных, применение математических методов в реальных исследованиях, подготовка к будущей профессиональной деятельности).

Современность урока определяется следующими аспектами:

1. Содержание урока (интеграция биологии и математики отражает тенденции развития современной науки, формируются навыки работы с данными, востребованные в современном мире).

2. Практическая ориентированность (понимание роли бактерий в биотехнологиях, умение применять полученные знания в реальной жизни, связь с современными научными исследованиями, подготовка к будущей профессиональной деятельности).

3. Инновационные методы обучения (использование реальных биологических данных, применение математических методов анализа).

4. Соответствие современным образовательным тенденциям (проектный подход в обучении, развитие критического мышления, формирование метапредметных компетенций).

Таким образом, данный урок является актуальным и современным, так как отвечает требованиям времени, развивает необходимые компетенции и формирует целостное понимание роли бактерий в современном мире через призму математического анализа. Этот урок станет отличной возможностью для учащихся не только узнать о бактериях, но и применить математические знания на практике, что углубит их понимание обоих предметов.

План урока:

I. Введение (5 мин.)

- Основные сведения о бактериях

- О вредных бактериях

II. Полезные бактерии (10 мин.)

- Микрофлора человека

- Азотфиксирующие бактерии

- Стрептомицеты

- Применение бактерий для решения экологических проблем

III. Бактерии и здоровье человека (5 мин).

- Пробиотики

- Пребиотики

- Синбиотики

IV. Математическая часть (20 мин.)

- Карточки с заданиями

V. Заключение (5 мин.)

- Подведение итогов

- Домашнее задание

Ход урока:

I. Введение. (5 минут):

Учитель начинает урок с небольшой беседы о бактериях. Он задаёт ученикам вопросы, чтобы выявить их предшествующие знания: "Что такое бактерии?", "Где они живут?", "Какие бактерии полезны, а какие вредны?". Откуда человек узнал о бактериях?

Антони ван Левенгук(1632 – 1723) Создатель улучшенного микроскопа. Он первый увидел в своем микроскопе мельчайшие микроорганизмы: бактерии, дрожжи, инфузории и составил их описание.

Бактерии – мельчайшие организмы, в клетках которых нет ядра. Распространены повсеместно, в воздухе, почве, воде, на животных и растениях. Могут жить при высоких и низких температурах, в соленых водах.

Основные сведения о бактериях:

Один грамм почвы в среднем содержит 40 миллионов бактериальных клеток.

В одном миллилитре свежей воды можно найти миллион клеток бактерий.

Биомасса бактерий превышает суммарную биомассу всех животных и растений.

Бактерии имеют разнообразную форму, могут быть шаровидными, палочковидными, со жгутиками.

Строение бактериальной клетки – Ядерное вещество, цитоплазма, оболочка, жгутик.

Бактерии имеют разнообразную форму, могут быть шаровидными, палочковидными, с жгутиками, спиралевидные.

По форме строения бактерии называются: бациллы, стрептококки, кокки, спириллы, вибрионы.

Размножение бактерий осуществляется путем деления их на клетки. Из одной клетки образуются две. Рост и размножение бактерий совершается необыкновенно быстро.

Всего в настоящее время науке известно и изучено около 5000 видов бактерий (на самом деле различных видов бактерий гораздо больше – они пока еще не изучены).

Бактерии условно можно разделить на полезные и вредные.

Вредных (патогенных) бактерий, около 250 видов: стафилококки, стрептококки, пневмококки, менингококки и другие. При заражении они вызывают у человека следующие заболевания: ангина, пневмония, менингит, дифтерия, тиф, чума, холера, сальманеллез, туберкулез, гастрит, язвенную болезнь и прочие заболевания.

Профилактические меры для предотвращения бактериальных заболеваний:

1. мыть руки перед едой

2 мыть овощи и фрукты перед едой

3. хранить продукты в холодильнике

4. соблюдать личную гигиену

5. регулярно проводить генеральную уборку в квартире.

Для уничтожения вредных бактерий и других микроорганизмов в помещениях используют рециркуляторы воздуха. Для борьбы с бактериями используются лекарства, антибиотики, отвары трав, мыльный раствор.

II. Полезные бактерии (10 минут):

Учитель показывает презентацию с изображениями различных видов бактерий и краткой информацией о каждой из них. Он объясняет, как бактерии размножаются, а также приводит примеры их полезного и вредного воздействия на человека и природу.

Полезные бактерии играют важную роль в жизни человека. Одни из них предотвращают появление инфекций, другие используют в производстве лекарственных препаратов, третьи поддерживают баланс в экосистеме нашей планеты.

1. Микрофлора человека: наши маленькие помощники

Удивительный мир внутри нас. Представьте себе, что в нашем кишечнике живут миллионы крошечных существ – бактерий! Это как целый город маленьких жителей, которые помогают нам быть здоровыми. В кишечнике человека обитает от 500 до 1000 разных видов бактерий – это как большой город с разными жителями!

Кто такие наши соседи? В нашем теле живет 39 триллионов бактериальных клеток – это даже больше, чем наших собственных клеток (их всего 30 триллионов)!

Среди этих жителей есть и наши главные помощники – Основные виды бактерий, обитающих в кишечнике человека:

Первая группа бактерий: Кишечная палочка (научное название – Escherichia coli).

Кишечная палочка – наш защитник. Кишечная палочка – это маленькие помощники в форме палочек, которые живут в нижней части нашего кишечника. Большинство из них очень добрые и приносят нам пользу:

Защищают наш кишечник от вредных микробов

Помогают другим полезным бактериям жить

Делают важные витамины B и K

Помогают усваивать кальций и железо

Интересные факты:

Кишечная палочка была открыта в 1885 году немецким ученым Теодором Эшерихом

Эти бактерии настолько важны, что ученые изучают их в лабораториях

Их легко выращивать и изучать, поэтому они помогают делать новые открытия в науке

Существует целый ряд пробиотических препаратов, в состав которых входит кишечная палочка. Наши кишечные палочки – это как маленькие стражники внутри нас. Они помогают нам быть здоровыми и защищают от вредных микробов. Учёные продолжают изучать этих удивительных существ, чтобы узнать ещё больше о том, как они помогают нам жить!

Вторая группа бактерий: молочнокислые бактерии - наши маленькие помощники.

Кто такие молочнокислые бактерии? Представьте себе крошечных тружеников в нашем организме – молочнокислые бактерии! Это наши добрые соседи, которые помогают нам быть здоровыми. Они похожи на маленькие палочки или шарики размером всего несколько микрометров.

Где они живут? Эти бактерии живут в нашем кишечнике и помогают:

Переваривать пищу

Делать важные витамины

Защищать организм от вредных микробов

Лучше усваивать полезные вещества (кальций, фосфор, железо)

Три вида молочнокислых помощников

1. Лактобактерии

Улучшают обмен веществ

Защищают от болезней

Делают нашу защиту от болезней сильнее

Помогают делать йогурт, кефир и сыр

2. Бифидобактерии

Особенно важны для малышей (у грудничков их 90% в кишечнике!)

Делают молочную и уксусную кислоту

Помогают усваивать важные минералы

У взрослых их становится меньше с возрастом

3. Ацидофильные бактерии

Живут во рту и кишечнике

Защищают от вредных микробов

Помогают делать вкусные кисломолочные продукты

Уменьшают зубной налет

Как мы можем помочь нашим помощникам?

Есть кисломолочные продукты (кефир, йогурт, творог)

Выбирать продукты с пометкой “био” – в них живут живые полезные бактерии

Не злоупотреблять антибиотиками без назначения врача

Есть больше овощей и фруктов

Где еще используются эти бактерии?

В пищевой промышленности (производство кефира, сметаны, сыра)

В сельском хозяйстве (хранение корма для животных)

В медицине (восстановление микрофлоры, лечение болезней)

Вывод. Нормальная микрофлора с полезными бактериями помогает в усвоении питательных веществ, защищает организм от вредных микроорганизмов, участвует в укреплении иммунитета.

Помните: не все бактерии вредные! Многие из них – наши друзья, которые заботятся о нашем здоровье. Они помогают нам быть здоровыми и правильно переваривать пищу. Давайте заботиться о них, и они обязательно позаботятся о нас!

2. Азотфиксирующие бактерии – помощники растений.

Азот это строительный материал для любого растения, он участвует в процессе образования молекул белка, а также необходим для фотосинтеза. Азот обеспечивает рост надземной части, развитие зелёной массы и полноценное формирование завязи растения. При недостатке азота растение начинает отставать в росте и развитии.

Кто такие азотфиксирующие бактерии? Представьте себе крошечных строителей в почве – азотфиксирующие бактерии! Это особенные микроорганизмы, которые умеют превращать обычный воздух в полезное питание для растений.

Как они работают?

Ловят азот из воздуха

Как маленькие ловцы, они захватывают азот из воздуха

Превращают его в форму, которую могут использовать растения

Помогают растениям расти

Делают почву плодороднее

Стимулируют рост растений

Защищают почву от вредных веществ

Где они живут?

Эти бактерии могут быть:

Свободными жителями почвы (например, азотобактер)

Друзьями растений (живут вместе с ними в симбиозе)

Интересный симбиоз

Особенно интересно, как эти бактерии дружат с бобовыми растениями:

Бактерии получают от растений питание

Растения получают от бактерий азот

Оба становятся сильнее!

Почему они важны?

Для растений

Азот – это как строительный материал для растений

Помогает им расти крепкими и здоровыми

Участвует в создании белков

Для природы

Поддерживают баланс азота в природе

Помогают растениям развиваться

Делают почву более плодородной

Как они помогают человеку?

В сельском хозяйстве

Делают природные удобрения

Повышают урожай

В медицине

Помогают создавать лекарства

Лечат проблемы с желудком

В пищевой промышленности

Делают продукты вкуснее

Используются в кремах, пудингах и мороженом

Вывод. Азотфиксирующие бактерии – это настоящие волшебники почвы! Они помогают растениям расти, делают почву плодородной и поддерживают баланс в природе. Без этих маленьких помощников наш мир был бы совсем другим! Помните: эти бактерии – наши друзья, которые помогают создавать здоровую природу и хороший урожай!

3. Стрептомицеты. Стрептомицеты является самым большим родом семейства бактерий, насчитывающий около 700 видов. В благоприятных условиях они образуют нити диаметром 0,4 – 1,5 мкм. Живут стрептомицеты преимущественно в почве, могут жить в слоях морской воды.

Стрептомицеты используются для производства антибиотиков: эритромицин, тетрациклин, стрептомицин или левомицетин. Кроме антибиотиков, эти полезные бактерии продуцируют противогрибковые и противоопухолевые вещества.

Стрептомицеты также являются производителями (продуцентами) самых разнообразных препаратов, среди которых:

Физостигмин – алкалоид, который в небольших количествах используется в медицине для снижения глазного давления при глаукоме.

Такролимус – природное лекарственное средство, применяющееся для предупреждения и лечения отторжения при трансплантации печени, почек, сердца, костного мозга.

Аллозамидин – средство для подавления развития ферментов, ускоряющих деградацию хитина. Успешно применяется для борьбы с насекомыми, грибами и малярийными плазмодиями (простейшими паразитами-возбудителями малярии у человека).

4. Применение бактерий для решения экологических проблем.

Как бактерии спасают нашу планету?

Суперпомощники природы. Представьте себе крошечных супергероев, которые помогают очищать нашу планету. Это бактерии – удивительные микроорганизмы, которые могут есть загрязнения и превращать их в безопасные вещества!

1. Для очистки сточных и промышленных вод

Очистка воды

Бактерии работают как маленькие уборщики в специальных больших бассейнах – биореакторах. Они едят вредные вещества из грязной воды, и она становится чистой. Это как если бы армия маленьких дворников убирала наш город!

Биологическая очистка заключается в удалении из воды органических веществ, азота и фосфора при помощи бактерий, обитающих в активном иле. Бактерии поедают загрязняющие вещества, тем самым осуществляют очистку воды. Процесс биологической очистки происходит в больших биореакторах-аэротенках, содержащих активный ил.

2. Для очистки почвы и водоемов от нефти

Борьба с нефтяными пятнами

Когда случается беда, и нефть разливается в море или на земле, на помощь приходят особые бактерии-спасатели. Они обожают есть нефть! Эти микроскопические чистильщики могут работать даже в очень холодных условиях Арктики.

Примеров бактерий, пожирающих нефть в мире очень много.

Бактерии деструкторы применяются при авариях, экологических катастрофах, связанных с разливом нефтепродуктов. На сегодня это самый эффективный способ.

Цианобактерии – первые помощники Земли.

Самые древние бактерии на нашей планете – цианобактерии. Они такие классные, что умеют делать кислород из солнечного света! Именно благодаря им в воздухе появился кислород, которым мы дышим. Когда вода “цветёт” и становится зелёной – это как раз цианобактерии так красиво показывают себя.

Экологический прорыв. Учёные недавно создали особенные бактерии, которые могут очищать море от нефти даже во льдах! Эти супербактерии работают как маленькие снегоуборочные машины, только вместо снега они убирают нефть. А потом их сами съедают другие морские жители – так природа сама себя чистит!

Почему это важно? Используя бактерии, мы можем: Чистить грязную воду, Убирать нефтяные пятна, Защищать природу, Сохранять чистоту нашей планеты.

Так что бактерии – это настоящие защитники нашей Земли! Они показывают нам, как важно заботиться об окружающей среде и использовать природные способы для её защиты.

III. Бактерии и здоровье человека (5 мин.):

1. Бактерии выполняют защитную функцию: подавляют рост нежелательных и болезнетворных микробов

2. Бактерии формируют иммунную функцию: населяя слизистую оболочку кишечника

3. Бактерии влияют на сознание, эмоции и мышление: Вырабатывая полезные вещества – нейромедиаторы.

Важно с самого раннего детства формировать здоровую микрофлору кишечника через правильное питание: грудное вскармливание, кисломолочные продукты, овощи, фрукты, клетчатку.

Применение антибиотиков в первые годы жизни ребенка негативно сказывается на развитии кишечной микрофлоры человека.

Кто такие наши микроскопические друзья?

В нашем организме живут миллионы крошечных помощников – полезных бактерий! Они как маленькие солдаты, которые защищают нас и помогают быть здоровыми. Давайте познакомимся с ними поближе:

Пробиотики – это живые полезные бактерии, которые мы получаем с едой. Они как добрые супергерои, которые борются с вредными микробами.

Пребиотики – это специальная пища для наших полезных бактерий. Они помогают нашим маленьким помощникам расти и становиться сильнее.

Синбиотики – это супер-препараты, которые сочетают в себе и пробиотиков, и пребиотиков. Это как команда супергероев, где каждый помогает друг другу!

Почему наш желудок такой строгий?

Представьте себе, что ваш желудок – это очень строгий охранник. У него есть специальное оружие – желудочная кислота, которая убивает все вредные микробы, которые пытаются проникнуть в наш организм. Это очень важно для нашей безопасности!

Как полезные бактерии попадают к нам?

Но как же тогда к нам попадают полезные бактерии, если желудок их убивает? Современные учёные придумали хитрый способ! Они создали специальные препараты нового поколения (часто с приставкой “Форте”), где полезные бактерии находятся в особой защите. Это как дать супергероям специальный костюм, который защищает их от кислоты в желудке.

Как это работает?

Полезные бактерии “надевают” свой защитный костюм

Проходят через желудок, где их не трогает кислота

Попадают в кишечник, где начинают свою работу

Начинают помогать нашему организму быть здоровым

Почему важно выбирать современные препараты?

Современные препараты – это как новая модель автомобиля. Они: Лучше защищены, Более эффективны, Дольше живут, Лучше работают.

Как мы можем помочь нашим маленьким помощникам?

Есть больше кисломолочных продуктов

Включать в рацион продукты с пребиотиками (бананы, яблоки, чеснок)

Выбирать современные пробиотические препараты

Следить за своим здоровьем

Помните: полезные бактерии – это наши друзья! Они помогают нам быть здоровыми, правильно переваривать пищу и бороться с болезнями. Давайте заботиться о них, и они обязательно позаботятся о нас!

IV. Математическая часть, групповая работа (20 минут):

После презентации, ученики делятся на группы и получают карточки с заданиями. Каждая группа решает карточки. Группы могут использовать цветные маркеры для представления различных типов бактерий. В процессе работы учитель помогает и отвечает на вопросы. Ученики записывают свои ответы на листах бумаги, а учитель проверяет правильность ответов и ставит оценки.

V. Заключение (5 мин.):

Учитель подводит итоги, отмечая важность бактерий как в экосистеме, так и в математических расчетах. Говорит о значении бактерий в природе и жизни человека: бактерии используются для разложения сложных органических веществ, получения кисломолочных продуктов, удобрений и силоса, для борьбы с инфекциями. Учитель побуждает детей задавать вопросы и думать о том, как математика и биология пересекаются в реальном мире. Какую из бактерий они считают более полезной, а какую – более вредной? Учитель проводит блиц-опрос (вопросы в Приложении) и отвечает на дополнительные вопросы.

В конце предлагается задание на дом на выбор учителя, в зависимости от подготовленности класса:

1. Учитель предлагает учащимся написать небольшое эссе на тему «Бактерии в нашей жизни».

2. Ученики могут получить задание провести краткое исследование о различных группах бактерий, например, о молочнокислых бактериях, которые используются в производстве йогурта, или о бактериях, играющих роль в экосистемах. Это даст возможность не только изучить характеристики бактерий, но и научиться собирать и представлять информацию.

3. Задание выполнить практическое задание по измерению роста бактерий. Например, учащиеся могут создавать простые эксперименты с пищей (фрукты, хлеб) для наблюдения за колониями бактерий, развивающимися с течением времени. Они могут вести журнал наблюдений, фиксируя изменения, что объединит научный подход с математической обработкой данных, например, расчётом среднего значения времени роста или процентного изменения.

4. Задача может включать анализ статистических данных о заболеваниях, вызванных бактериями. Учащиеся могут изучить статистику по распространенности различных заболеваний, связанных с бактериями, и применить математические методы, такие как построение графиков или анализ средних значений, чтобы увидеть тенденции в данных. Это не только поможет усвоить материал, но и покажет, как знания о бактериях влияют на практические аспекты здравоохранения и обществе.

5. Задание на создание модели бактерий, где учащиеся могут воспользоваться различными материалами (пластилин, бумага и т.д.) для визуального представления структуры бактерий. Это не только добавит к учебному процессу элемент креативности, но и усилит понимание клеточной структуры.

6. Можно организовать проектные работы, где учащиеся в группах выбирают тему, связанную с бактериями (например, их влияние на здоровье человека или использование в биотехнологиях), и подготавливают небольшую презентацию, где статистические данные будут подкрепляться графиками и диаграммами. Это поможет развивать навыки публичного выступления и командной работы, а также укрепит связь между математикой и биологией.

Приложение 1. Пояснительная записка

Пояснительная записка к урокуDOCX / 24.17 Кб

Приложение 2. Презентация «Царство бактерий: математика и биология».​​​​​​​

Презентация к уроку Царство бактерийPPTX / 11.9 Мб

Приложение 3. «Математические карточки с заданиями, блиц опрос».

Карточки с математическими заданиями и блиц-опросDOCX / 22.6 Кб