Программа элективного курса:"Решение сложных биологических задач"

МАОУ Центр образования №47

Программа элективного курса

«Решение сложных биологических задач»

Учитель биологии

МАОУ ЦО № 47: Саловарова А.В.

Классы:10-11

Иркутск, 2021

Содержание

Пояснительная записка………………………………………... ………………………………………………………………2

Актуальность. Цели и задачи курса ……………………………………………………………………………………. 2

Планируемые результаты. Результативность…………………..…………………………………………………………………..........................4

Структура программы……………………………………………………………………………………………………………..5

Содержание курса…………………………………………………………………………………………………………………..6

Тематическое планирование…………………………………... ………………………………………………………… 7

Список рекомендуемой литературы…………………………………………………………………………………….19

Приложение. Разработки уроков………………………………………………………………………………………….17

Пояснительная записка

Как показывает практика, наиболее сложными для учащихся являются темы из раздела генетики и молекулярной биологии, процессы биологического синтеза, жизнедеятельности клетки. Но данные вопросы включены в экзаменационные задания в формате ЕГЭ, и учащимся, которые будут сдавать эти экзамены, недостаточно знаний, полученных на уроках. Поэтому возникла необходимость актуализировать и углубить знания по данным темам и создание программы спецкурса «Решение сложных биологических задач». В ходе реализации программы развиваются навыки работы с формулами, таблицами, графическими схемами, рисунками, умения анализировать информацию и преобразовывать ее в графические формы, на основе анализа, давать статистические прогнозы.

Данный курс является дополнением к темам, изучаемым в курсе общей биологии 10-11 классов. Программа рассчитана на 34 часа в год,

1 час в неделю.

Актуальность:

Программа элективного курса является актуальной, т.к. позволяет закрепить знания и приобрести навыки решения биологических задач, работы со схемами, таблицами. Повышает результативность изучения предмета биологии, создает условия для успешной сдачи единого государственного экзамена и развивает навыки для дальнейшего профессионального обучения.

Цели курса:

- углубить знания учащихся по общей биологии, научить решать биологические задачи, развитьумение анализировать фактический материал, логически думать и рассуждать, и проявлять изобретательность при решении особенно трудных задач;

- подготовить учащихся к сдаче экзамена в формате ЕГЭ и заложить основы знаний по общей биологии для дальнейшего обучения в ВУЗе.

Задачи курса:

закрепить материал, который ежегодно вызывает затруднения при сдаче ЕГЭ

формировать у учащихся умения работать с текстом, рисунками, схемами,

извлекать и анализировать информацию из различных источников;

научить четко и кратко, по существу вопроса письменно излагать свои мысли

при выполнении заданий со свободным развёрнутым ответом.

Новизна:

В требованиях Федерального государственного образовательного стандарта к достижению предметных результатов освоения выпускниками старшей школы программы по биологии, в познавательной (интеллектуальной) сфере особое внимание уделяется развитию умений школьников к решению биологических задач. Данный курс позволит развивать способности к анализу, выявлению причинно-следственных связей и выводам при решении задач различной сложности.

Планируемые результаты

Личностные результаты:

научиться понимать основные факторы, определяющие взаимоотношения человека и природы, осознавать целостность природы, её место и роль в современном мире;

формировать гуманистические и демократические ценностные ориентации, готовность следовать этическим нормам поведения в повседневной жизни и производственной деятельности;

уметь реализовывать теоретическое познание природы на практике;

готовность учащихся к поступкам и действиям на благо природы, осознание значимости и общности главных экологических проблем;

понимание ценности жизни и ответственности за нее;

готовность открыто выражать свою позицию в дискуссии.

Метапредметные результаты

научится определять цели своего обучения, ставить и формулировать для себя новые задачи в учебе и познавательной деятельности, развивать мотивы и интересы своей познавательной деятельности;

выдвигать версии решения проблемы;

составлять (индивидуально или в группе) план решения проблемы (выполнения проекта);

работь по плану, сверять свои действия с целью;

анализировать полученные результаты и делать выводы на основе сравнения;

сравнивать, классифицировать биологические объекты разных уровней организации и обобщать факты и явления;

выявлять причины и следствия явлений в жизни биологических объектов, строить логическое рассуждение, включающее установление причинно-следственных связей при описании процессов;

преобразовывать информацию из одного вида в другой (таблицу в текст, составлять кластеры; опорные схемы).

находить возможные источники необходимых сведений, производить поиск информации, анализировать и оценивать ее достоверность.

анализировать фактический материал, логически думать и рассуждать и проявлять изобретательность при решении особенно трудных задач.

Коммуникативные УУД:

научится отстаивать свою точку зрения;

аргументировано объяснять выбор ответа;

работать в группе сверстников при решении познавательных задач связанных с изучением особенностей строения и жизнедеятельности биологических объектов разных уровней организации;

планировать совместную деятельность, учитывать мнение окружающих и оценивать собственный вклад в деятельность группы.

Предметные результаты:

Ученик научится:

составлять схемы родословных и схемы при решении генетических задач;

приводить примеры вклада ученых в развитие генетики и молекулярной биологии;

осуществлять классификацию объектов по уровням организации;

применять общенаучные, частные методы научного познания с целью изучения генетических процессов и явлений, современную терминологию генетики для объяснения биологических закономерностей метаболизма в клетке;

оценивать социально-этические и правовые проблемы применения знаний генетики и молекулярной биологии на практике;

объяснять механизмы наследственности и изменчивости;

аргументировать, приводить доказательства необходимости охраны окружающей среды;

Ученик получит возможность научиться:

выдвигать гипотезы о возможных последствиях использования знаний генетики в практической деятельности человека и влияние этих действий в экосистемах и биосфере;

аргументировать свою точку зрения в ходе дискуссии о глобальных экологических проблемах;

интерпретировать результаты генетических задач и делать выводы на основе полученных результатов;

составлять собственные задачи по генетике.

Методические рекомендации по проведению занятий

Преподавание курса предполагает использование различных педагогических методов с применением лекционно-семинарской системы занятий. Планируется выполнение лабораторных работ, обсуждение сообщений и докладов учащихся,тренинги - работа с тренировочными заданиями и кодификаторами в форме ЕГЭ, использование ИКТ. Для достижения необходимых результатов также применяются приемы по работе с текстом, наглядными пособиями (таблицы, схемы, плакаты, электронные пособия), Интернет ресурсами. Перечисленные методы и приемы позволяют реализовывать индивидуальный и дифференцированный подход к обучению.

Ожидаемые результаты:

В программе элективного курса присутствуют межпредметные связи с математикой, физикой, историей, что позволяет синтезировать целостное представление об изучаемых биологических объектах, активизировать познавательный интерес учащихся к различным предметам и способствует профессиональному самоопределению при выборе дальнейшего обучения. Программа создает условия для подготовки к выпускным экзаменам по биологии учащимся, поступающим в ВУЗы с изучением предметов биологической направленности.

Содержание курса

Введение (1 час).

История возникновения генетики как науки. Основные открытия генетики. Имена ученых, внесших значительный вклад в изучение генетики и других процессов жизнедеятельности клетки. Перспективы современного использования знаний генетики для промышленности, медицины и сельского хозяйства. Перспективы использования достижений программы: «Геном человека».

Основные носители наследственности. Деление клеток (4 часа).

Наследственность, изменчивость. Виды наследственности. Цитоплазматическая наследственность: плазмидная, пластидная, митохондриальная. Проявления различных видов наследственности в природе и их значение.

Генетические карты. Хромосомы, аутосомы, гетерохромосомы. Диплоидный и гаплоидный наборы хромосом. Фенотип. Аллельные гены. Доминантные и рецессивные признаки. Гаметы. Схематические обозначения при решении генетических задач, правила оформления.

Способы деления клеток: митоз, мейоз, амитоз. Фазы митоза и мейоза, сходство и отличия. Значение процессов деления клетки. Формулы митоза и мейоза. Особенности гаметогенезе у растений и животных. Опыление и двойное оплодотворение у растений. Жизненные циклы споровых растений, особенности размножения водорослей, мхов, папоротников, хвощей, плаунов. Примеры решения задач по данной теме.

Закономерности наследования признаков, установленные Грегором Менделем

(5 часов).

Математическая обработка данных на основании законов Менделя. Полное и неполное доминирование. Возвратное скрещивание. Дигибридное и полигибридное скрещивание составление графических схем, математические расчеты. Альтернативные признаки, гибридологический метод. Расчеты с использованием решетки Пеннета. Знакомство с элементами комбинаторики и простейшими формулами из теории вероятности: теорема сложения вероятностей, теорема умножения вероятностей. Примеры решения и оформления задач по данной теме.

Взаимодействие генов (4 часа).

Взаимодействие аллельных генов. Взаимодействие неаллельных генов: комплементарность, эпистаз, полимерия. Плейотропность и модифицирующее взаимодействие генов.Примеры решения и оформления задач по данной теме.

Наследование признаков, сцепленных с полом. Генетика пола (3 часа).

Варианты определения пола. Хромосомное определение пола. Наследование признаков, сцепленных с полом, наследственные заболевания.

Сцепление генов и кроссинговер. Генетические карты (4 часа).

Закон Т. Моргана, опыты с дрозофилами. Кроссинговер, процент кроссинговера. Группы сцепления. Основные положения теории хромосомной наследственности. Генетическая карта хромосомы, морганиды. Примеры решения и оформления задач по данной теме.

Анализ родословной (2 часа).

Составление родословной и ее графическое изображение. Генетический анализ полученных данных. Наследование аутосомно-доминантного признака. Аутосомно-рецессивное наследование. Рецессивный Х-сцепленный тип наследования. Доминантный Х-сцепленный тип наследования. Y-сцепленное наследование.Примеры решения и оформления задач по данной теме.

Изменчивость. Мутационная изменчивость (4 часа).

Основные типы изменчивости. Дискретные или качественные признаки, непрерывные или количественные признаки. Норма реакции. Модификационная изменчивость. Свойства модификаций, статистика. Построение вариационной кривой. Наследственная изменчивость, свойства. Комбинативная изменчивость. Мутационная изменчивость. Причины мутаций. Классификация и свойства мутаций. Генные мутации. Хромосомные мутации. Геномные мутации. Примеры решения и оформления задач по данной теме.

Генетика популяций (2 часа).

Генофонд. Панмиксии. Закон генетического равновесия Харди –Вайнберга. Условия существования в природе идеальной популяции.Примеры решения и оформления задач по данной теме.

Молекулярная биология и генетика (5 часов).

Комплементарность, репликация. Генетический код. Свойства генетического кода. Реакции матричного синтеза. Транскрипция, трансляция. Примеры решения и оформления задач по данной теме.

Тематическое планирование

Структура программы

Программа включает теоретический материал по генетике и молекулярной биологии, объединенный в содержательные блоки в следующей последовательности:

Основные носители наследственности. Деление клеток

Закономерности наследования признаков

Взаимодействие генов

Наследование признаков, сцепленных с полом. Генетика пола

Сцепление генов и кроссинговер. Генетические карты

Анализ родословной

Изменчивость. Мутационная изменчивость

Генетика популяций

Молекулярная биология и генетика

Календарно-тематическое планирование

34часа – 1 час в неделю

Список литературы

Для учащихся:

1.Жуков В.М. Основы генетики. Менделизм. Волгоград:Учитель, 2007 г.

2.Лаптев Ю.П. Биологическая инженерия, М.:Агропромиздат, 2007г.

3. Садовниченко Ю.А. Биология. Пошаговая подготовка к ЕГЭ, М.:Эксмо, 2015 г.

4. Биология ЕГЭ. Типовые задания, М., Просвещение, 2018

5. Высоцкая Л. В., Дымшиц Г. М., Рувинский А. О. и др. / Под ред. Шумного В. К., Дымшица Г. М. Биология, 10 класс углубленный уровень, М.: Просвещение, 2019 г.

6. Сборник задач с решениями по общей биологии, Краснодар, 2017 г.

Для учителя:

1. Болгова И.В. Сборник задач по общей биологии для поступающих в ВУЗЫ. М.: Оникс. Мир и образование, 2006 г.

2. ГончаровО.В. Генетика. Задачи. Саратов «Лицей», 2005 г.

4. Биология. Интерактивные дидактические материалы 6-11 классы. М.: Планета, 2014 г.

Интернет ресурсы:

1.Сборник задач с решениями по общей биологии, Краснодар, 2017, http://www.ksma.ru/cms/files/zadachi%202017.pdf

Приложение

Занятие по биологии по теме:

«Свойства модификаций, статистика.

Построение вариационной кривой».

Тип урока: урок-исследование

10 классы

Автор:

Саловарова Анна Викторовна,

учитель биологии

МАОУ ЦО № 47

г. Иркутска

Пояснительная записка

Предмет: Биология. 10 класс.

Цель урока: закрепить понятие о модификационной изменчивости и способствовать формированию навыков применения полученных знаний в исследовательской деятельности.

Задачи:

Образовательные: актуализировать знания учащихся о причинах модификаций и их приспособительном значении.

Развивающие: развивать произвольное внимание и память, познавательные интересы и инициативу учащихся, навыки проведения исследовательской работы.

Воспитательные: развивать внимательность при выполнении лабораторной работы, самоуважение, интерес к предмету.Обратить внимание учащихся на необходимость здорового образа жизни,т.к. причиной большинства заболеваний является неправильный образ жизни человека.

Планируемые результаты:

Личностные УУД:

- осознавать неполноту знаний, проявлять интерес к новому содержанию;

- устанавливать связь между целью деятельности и ее результатом;

- оценивать собственный вклад в работу группы (пары).

Регулятивные УУД:

- сформировать умение самостоятельно обнаруживать и формировать учебную проблему, определять цель учебной деятельности (формулировка темы урока, цели лабораторной работы).

Коммуникативные УУД:

- сформировать умение слушать и понимать речь других людей;

-сформировать умение самостоятельно организовывать учебное взаимодействие в группе (определять общие цели, распределять роли, договариваться друг с другом и т.д.).

Познавательные УУД:

- знать определение понятия модификационная изменчивость, факторы, влияющие на ее проявление, характер проявлений, биологический смысл и значение для живых организмов;

- развитие навыков устанавливать и выявлять причинно-следственные связи в окружающем мире;

- развитие навыков исследовательской, самостоятельной учебной деятельности.

- сформировать умение анализировать, синтезировать, сравнивать, классифицировать и обобщать факты и явления.

- развитие навыков работы с данными, построение таблиц, математические расчеты по формулам.

Ход урока:

Актуализация знаний:

Какие примеры иллюстрируют модификационную изменчивость: 

1) загар человека 

2) родимое пятно на коже 

3) густота шерстяного покрова кролика одной породы 

4) увеличение удоя у коров 

5) шестипалость у человека 

6) гемофилия 

Ответы: 1, 3, 4. 

Решите задачу:

Учёные сравнивали состав крови альпиниста и человека, который не имеет опыта подъёма на горные вершины. В ходе исследования выяснилось, что содержание гемоглобина и количество эритроцитов у этих людей разное. Эритроцитов в одинаковом объёме крови больше у альпиниста, нежели у обычного человека без опыта восхождений. Анализ эритроцитов показал, что гемоглобина в их составе также значительно выше у альпиниста.

Какой вывод можно сделать из этого исследования? По какой причине возникает разница в составе крови этих людей?

Как вы думаете, от чего зависят эти изменения в фенотипе?

Какую проблему объединяют эти понятия?

(Ученики называют проблему и выходят на определение темы урока).

Модификационнаяизменчивость,или модификации, — ненаследственное изменение признаков организма, возникающее в пределах нормы реакции, определяемых генотипом, под влиянием условийокружающей среды.

Причиноймодификаций является различнаяскоростьферментативных реакций, участвующих в формообразовании признака, зависящая от условий среды (колебаний температуры, освещенности, влажности, количества и качества пищи и др.). Примерамимодификациймогутслужить разные формылистьев у водного растения стрелолиста: в воздушной среде — в виде наконечников стрел, на поверхности воды — уплощенные округлые, а в воде — тонкие длинные. Точно также под действием ультрафиолетовых лучей у всех людей, если онине альбиносы, возникает загар — накопление в коже

гранул пигмента меланина.

Обобщая все примеры, учащиеся приходят к выводу, что изменения фенотипа являются реакцией на изменения окружающей среды.

Учащиеся пробуют сформулировать самостоятельно свойства модификаций, затем записывают их в тетрадь.

Свойства модификаций.

1.Не передаются по наследству, так – как являютсяспецифической реакцией организма на влияние окружающей среды.

2. Носят массовый характер, т. е. наблюдаются у большого числа особей вида в одинаковых условиях.

3. Адекватны условиям среды и носят приспособительный характер, т. е. повышают жизнестойкость и способствуют выживанию особей.

4. Поддаются статистической обработке, позволяютотобразить изменение признака в виде вариационногоряда и вариационной кривой.

Изучение новой темы:

Какие модификационные изменения можно анализировать у человека?

Для чего нужна статистическая обработка результатов?

Учащиеся выдвигают предположения.

Заслушивают сообщение:

«Антропометрия»

Антропометрия (от греч. Ανθρωπος — человек и μετρεω — мерить) — один из основных методов антропологического исследования, который заключается в измерении тела человека и его частей с целью установления возрастных, половых, расовых и других особенностей физического строения, позволяющий дать количественную характеристику их изменчивости.

Антропометрия, например, используется для оптимизации взаимодействия человека с оборудованием на рабочих места.

Антропометрические методы имеют большое значение в:

— прикладной антропологии;

— играют важную роль в антропометрической (ортопедической) косметологии;

— до широкого внедрения идентификации по отпечаткам пальцев антропометрия использовалась в криминалистике для идентификации людей;

— ортодонтии.

Сегодня антропометрия также играет важную роль и в промышленном дизайне одежды, строительстве. Везде, где статистические данные о распределении размеров тела у населения можно использовать для оптимизации продукции.

Ученые, работающие в частных компаниях и правительственных учреждениях, проводят антропометрические исследования для определения диапазона размеров одежды и многих других аксессуаров. Измерения стопы используются в производстве и продаже обуви.

Антропометрия включает в себя взвешивание, измерение длины тела, окружности груди и живота. В ряде случаев измеряют основные показатели дыхания (спирометрия) и силу мышц (динамометрия).

Анализ статистических данных дает представление о физическом развитии растущего организма и является одним изосновных показателей здоровья ребенка. Чем более значительны нарушения в физическом развитии ребенка, тем больше вероятность наличия заболевания. Подчиняясь биологическим закономерностям, физическое развитие зависит от множества факторов:

наследственности, климата, особенностей питания, уровня материальной обеспеченности семьи, соблюдения режима – и используется гигиенической наукой как показатель санитарно-эпидемиологического благополучия населения. В настоящее время показатели физического развития детей и подростков анализируютсядля эколого-гигиенической оценки состояния территории, анализавлияния социальных факторов, условий воспитания, обучения,организации досуга и отдыха, трудовой деятельности детей и

подростков.

Выполнение лабораторной работы. Вам предлагается проверить свои знания по терминам и выполнить лабораторную работу, используя знания биологии и математики.

Лабораторная работа №1

(выполняют по вариантам в парах).

Вариант 1 исследует рост.

Вариант 2 исследует вес.

Тема: «Построение вариационного ряда и кривой роста и веса учащихся 10 класса»

Цель: построить вариационный ряд и вариационную кривую, найти среднее значение роста и веса учащихся 10 класса.

Гипотеза –влияют ли на рост и вес человека внешние факторы?

Основные понятия:

Вариационный ряд – ряд изменчивости признака.

Норма реакции – пределы модификационной изменчивости.

Модификационная изменчивость – форма изменчивости, не связанная с изменением генотипа.

Статистика модификаций. Вариационный ряд —совокупность всех особей, обладающих изменением данного признака, расположенная в один ряд по убывающим или возрастающим значениям.

Кассовые интервалы — участки одинаковых размеров, на которые разбит вариационный ряд.

Варианта (f) — среднее значение признака в кассовом интервале. Подсчитывается частота встречаемости каждой варианты по формуле:

F=n/N

f =, где

n — число учеников с одинаковыми значениями признака в каждом значении роста или веса (в кассовом интервале),

N — общее число учеников.

Вариационная кривая — графическое отображениеизменчивости признака, отображающее размах вариацийи частоту встречаемости отдельных вариант. Среднеезначение признака встречается чаще, подсчитываетсяпо формуле:

М =Σ(v ⋅ p)/n

где

v — значение варианты (каждое значение роста или веса),

р — частота встречаемостиварианты (количество человек с одинаковыми показателями),

n — общее число вариант вариационного ряда (число исследуемых учеников).

Ход работы:

Ученики называют свой рост и вес.

Посчитайте количество исследуемых объектов с одинаковыми показателями длины (массы).

Самый маленький рост (масса) в классе.

Самый большой рост (масса) в классе.

Постройте вариационный ряд, расположив значения роста и веса в порядке возрастания

Пример: 156 см -2 человека;

164 см -10 человек и т.д.

Постройте вариационную кривую. На оси абсцисс откладываем значения отдельных величин – длину исследуемого объекта или вес, а по оси ординат – значения, соответствующие частоте встречаемости данного исследуемого объекта.

Вычисление нормы реакции.

Из максимального значения длины семени вычтите минимальное значение.

Определите широту нормы реакции.

Определение средней величины признака.

Вычислите среднюю величину признака по формуле:

М = Σ (v ⋅ p)/n

v — значение варианты,

р — частота встречаемости варианты,

n — общее число вариант вариационного ряда (количество испытуемых).

Составляют вариационный ряд, чертят вариационную кривую, вычисляют среднее арифметическое значение роста и веса делают выводы.

 

Какие причины повлияли на неоднородность показателей длины и массы

тела учащихся?

Почему наиболее часто встречаются учащиеся со средним показателем признака?

Какое значение имеет модификационная изменчивость для организма?

Предполагаемый вывод: рост и вес человека, как и любой признак, имеет наследственную основу – норму реакции, но на его проявление оказывают влияние: внешняя среда (окружающая среда организма): характер питания, занятия спортом, внутренняя среда организма (состояние здоровья) и генотипическая среда (наследственная предрасположенность). Учащиеся одной возрастной категории имеют сходные условия существования, поэтому наиболее часто встречаются значения со средним показателем признака.

Рефлексия: анализ эмоциональной составляющей урока.

- Что вам дал сегодняшний урок для жизни?

- Что на уроке вам понравилось больше всего?

-Что научились делать на уроке?

Диалог с учителем, обсуждение.

Ответы учащихся.

Домашнее задание: решение вариантов ЕГЭ

https://bio-ege.sdamgia.ru/test?theme=73&print=true

Литература:

Ишкина И.Ф. Биология. 10 класс. Поурочные планы. – Волгоград, ИТД

«Корифей», 2007, - 96 с.

Каменский А.А. Биология. Пособие для подготовки к ЕГЭ и

централизованному тестированию, - М., «Экзамен», 2005, - 416 с.

Каменский А.А. Криксунов Е.А. Пасечник В.В. Биология. Введение в

общую биологию и экологию, - М., Дрофа, 2005, - 303 с.

Пепеляева О.А. Сунцова И.В. Поурочные разработки по биологии: 9

класс, - М., ВАКО, 2006, - 464 с.

Попова Л.А. Открытые уроки биологии 9-11 классы, -М., ВАКО, 2014,-176с.

Фасевич И.Н. Биология. 6 – 11 классы. Конспекты уроков: семинары,

конференции, формирование ключевых компетенций, - Волгоград,

Учитель, 2009, - 223 с.

Чайка Т.И. Биология. 10 класс: поурочные планы, - Волгоград,

Учитель, 2007, - 205 с.