Разработка урока «Репликация ДНК. Ген. Генетический код»

ДОНЕЦКОЙ НАРОДНОЙ РЕСПУБЛИКИ

ГПОУ «ГОРЛОВСКИЙ МНОГОПРОФИЛЬНЫЙ ТЕХНИКУМ 37»

МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА

открытого занятия

по дисциплине

ОДБ.12.Биология

По профессии:15.01.20 Слесарь по контрольно-измерительным приборам и автоматике

2020г

Методическая разработка организации и проведения открытого учебного занятия – «Репликация ДНК. Ген. Генетический код» для студентов I курса, по профессии: 15.01.20 Слесарь по контрольно-измерительным приборам и автоматике »

Составитель: Тимощенко С.Е., специалист высшей категории, преподаватель-методист. Преподаватель биологии и химии ГПОУ «Горловский многопрофильный техникум 37», 2020г - 20 стр.

В методической разработке изложена методика организации и проведения комбинированного урока, направленная на формирование у студентов практических навыков и умений экспериментальных исследований по теме «Репликация ДНК. Ген. Генетический код»

Материал методической разработки предназначен преподавателям общеобразовательных дисциплин, ведущих подготовку специалистов среднего звена по Государственным образовательным стандартам среднего профессионального образования.

Рецензенты:

Басова Г.Н., специалист высшей квалификационной категории, преподаватель-методист ГПОУ «Горловский многопрофильный техникум 37»»

Дубинина Е. Л., преподаватель биологии, специалист высшей квалификационной категории ГПОУ «Горловский колледж промышленных технологий и экономики»

Рассмотрена и одобрена на заседании методической комиссии естественно-математических дисциплин

протокол № __4__

от «09»11.2020 г.

Методист ГПОУ «ГМТ37»___________ Е.В .Микава

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

С началом нового тысячелетия все большее значение в педагогике приобретают интерактивные технологии обучения. Это позволяет студентам получать знания не только от преподавателя, но и самостоятельно, объективно оценивать себя и свои возможности, работать самостоятельно и отвечать за результаты своей работы. Целью изучения всех общеобразовательных дисциплин, в том числе и биологии, есть развитие мышления студентов, их знаний и навыков, в процессе изучения дисциплины развитие интереса к знаниям, формирование умений самостоятельно добывать знания, умение работать в коллективе.

Предложенная методика поможет молодым преподавателям сориентироваться в применении некоторых новейших технологий, рационально использовать их во время проведения своих занятий, сделать их эффективнее.

Основной целью методической разработки является изучение теоретических знаний и приобретение практических навыков по теме: «Репликация ДНК. Ген. Генетический код», формируя умения самостоятельно добывать знания, умение работать в коллективе. Именно исследовательские навыки обеспечивают готовность студентов к профессиональной деятельности, поэтому сформированы практические навыки и умения необходимые для изучения в общих чертах инженерных и специальных технических дисциплин на последующих курсах.

Актуальность: Перед преподавателем стоит непростая задача: сохранить целостность и системность учебной дисциплины за небольшое, жестко лимитированное учебное время, отпущенное на изучение темы. Использование групповой формы работы, компетентносно-ориентированного подхода, ИКТ на данном занятии позволит решить эти задачи. Главное достоинство такого занятия – групповая форма работы. Использование презентации. Это занятие дает возможность организовывать плодотворную работу студентов.

.

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

Методическое обоснование темы занятия

Данная тема занятия – «Репликация ДНК. Ген. Генетический код» связана с основной целью обучения биологии в образовательных учреждениях среднего профессионального образования, в том числе и техникуме – освоение знаний о биологических системах. Использование приобретённых знаний и умений необходимо для оценки последствий своей деятельности по отношению к природной среде, здоровью других людей и собственному здоровью.

Данная тема изучается в разделе «Основные свойства живой материи. Тема3. «Обмен веществ и превращение энергии в клетке. Реализация генетической информации». Темы уроков в этом разделе сложные, поэтому разработка и проведение таких уроков с одной стороны, вызывает много трудностей, с другой стороны они интересны студентам.

В данной методической разработке показана возможность использования дифференцированно - группового обучения для успешного усвоения учебного материала. Целью занятия по данной теме является изучение репликации ДНК, химического состава живых организмов и особенностей молекулярного уровня организации живой материи.

Цель занятия определила следующие задачи:

- сформировать представления о структуре гена, генетическом коде;

- формирование умений анализировать, сопоставлять, обобщать учебный материал, работать коллективно и индивидуально;

- развитие познавательных интересов, интеллектуальных и творческих способностей.

Для реализации этих задач особую важность приобретает овладение умениями обосновывать место и роль биологических знаний в практической деятельности человека, находить и анализировать информацию о живых объектах.

2.Методические рекомендации по проведению занятия

При проведении занятия по теме «Репликация ДНК. Ген. Генетический код» целесообразнее использовать для актуализации опорных знаний фронтальную работу с элементами эвристической беседы, так как такой вид задания обеспечивает психологический настрой на учебную деятельность, способствует созданию доброжелательной атмосферы на занятии и способствует поддержанию интереса к дисциплине Биология.

Мотивация учебной деятельности – слово преподавателя о практическом применении достижений биохимии и постановка проблемного задания – нацеливает на необходимость понимания важности изучаемой темы в жизнедеятельности человека. Также преподаватель представляет так называемый Лист оценивания учебной деятельности студентов, который раскрывает критерии выставления оценки «накопительного» характера за работу студента в течение всего занятия и за все виды учебной деятельности.

Изучение нового материала состоит из таких чередующихся между собой этапов, направленных на формирование знаний умений по данной теме, закрепление учебных навыков:

- изложение преподавателем нового материала методом эвристической беседы, когда грамотно акцентируется внимание на самых важных и сложных моментах темы;

Цель:

 совершенствование способов учебной работы, развитие интереса к знаниям, формирование умений самостоятельно добывать знания, умение работать в коллективе.

Характерными особенностями такого урока являются: групповая работа по материалам, усвоение  его на уроке, дифференциация домашнего задания, взаимопомощь и  взаимоответственность студентов в группах.

Организация урока:

Действия преподавателя:

Формируются «творческие группы» из четырёх человек: командира (наиболее подготовленного студента)

Преподаватель ставит перед каждым командиром «творческой группы»» цель – освоить  определённый материал:

- подробное объяснение нового материала со всеми необходимыми примерами.

- сжатое изложение  по опорному конспекту.

- изложение материала на основе конспекта в подробном изложении.

Данная форма организации учебной деятельности активизирует процесс мышления, способствует повышению самоорганизованности студентов, интереса к изучаемой дисциплине, формирует чувство ответственности за результаты своей работы в коллективе;

- в течение всего занятия студенты работают со структурно-логическими схемами, заданиями на установление соответствия, построение причинно-следственных связей. Это не только систематизирует и закрепляет знания, но и развивает у студентов внимательность, анализирующее мышление, навыки работы с заданиями частично-поискового и проблемного характера, способствует воспитанию самодисциплины;

- слайдовый материал, который сопровождает все этапы изучения нового учебного материала и дает студентам визуальное представление об излагаемом фактическом материале.

Подготовка к занятию ведётся в течение двух недель. Студенты разделены на творческие группы. Студенты заранее получают задание. Накапливают материал, готовят ответы на вопросы. Преподаватель проводит консультации с группами.

ГПОУ «Горловский многопрофильный техникум 37»

3. ПЛАН ЗАНЯТИЯ

Группа: 1к7 “17” декабря 2020г.

По профессии:15.01.20 Слесарь по контрольно-измерительным приборам и автоматике

Тема занятия: «Репликация ДНК. Ген. Генетический код»

Цель занятия:

Методическая – (методика самостоятельного изучения нового материала) - Продемонстрировать методику применения групповой формы работы и решения компетентностно-ориентированных заданий по изучаемой теме

Применять современные технологии обучения, способствующие активизации студентов, их познавательной деятельности. Внедрять элементы личностно-ориентированного обучения путем привлечения студентов к выполнению творческих работ; совершенствовать методику проведения самостоятельной работы по группам. Реализация межпредметных связей

Дидактическая - (ознакомить, усвоить, уметь определять. научить анализировать, овладеть навыками, техникой выполнения, уметь исследовать и т.д.) сформировать систему знаний о принципах кодирования наследственной информации, углубить знания о белке.

Воспитательная – (связанная с формированием профессиональных навыков работы) воспитывать активность, настойчивость, желание отстаивать собственную точку зрения, умение сотрудничать в коллективе и чувство гордости за совместный результат познавательной деятельности.

Тип урока: Комбинированный

Методы обучения: наглядный, практический, словесный, фронтальный, индивидуальный, групповой.

Межпредметные связи: математика, биология, химия.

Внутрипредметные связи: генетика

Оборудование: таблицы, навигатор к самостоятельному изучению материала, компьютер, проектор, модель ДНК, раздаточный проверочный материал.

Литература:

Основная:

Биология. 10 класс: учеб. для общеобразоват. организаций: базовый уровень / под ред. Д. К. Беляева и Г. М. Дымщица. – 3-изд. – М.: Просвещение, 2016. – 223 с.: ил.

Дополнительная:

1.Балан П. Г. Биология: 10 кл.: Учебн. для общеобразоват. учебн. заведений: уровень стандарта, академический уровень / П. Г. Балан, Ю. Г. Вервес. – К.: Генеза, 2010. – 304 с.: ил.

Структура занятия

3. СОДЕРЖАНИЕ И ПРОВЕДНИЕ ЗАНЯТИЯ

1. Организационный момент 2 мин.

Приветствие студентов.

Подготовка аудитории к занятию, проверка отсутствующих и готовности группы к занятию

Ознакомление студентов с темой и учебными целями занятия (план занятия) 2 мин.

Мотивация обучения (Указывается значимость темы в будущей профессиональной деятельности, приводятся данные, направленные на формирование позитивной мотивации, познавательного интереса к теме, которая изучается). 2 мин.

- Какое отношение имеет тема урока «Репликация ДНК. Ген. Генетический код» лично к каждому присутствующему?

- Почему человек и другие организмы способны увеличиваться в размерах?

- Эритроцит вашей крови содержит белок гемоглобин, а живёт всего 120 дней? Откуда берётся новый гемоглобин?

- Где хранится информация о нашем организме? (Студенты отвечают на вопросы)

4.Актуализация опорных знаний

Цель:

1) Актуализировать представление о понятии информация, свойствах и видах

2) Вспомнить информационные процессы, формулу Хартли, единицы измерения информации, кодирование информации (дается короткий план содержания материала, который выносится на контроль). Студенты ставят цель проекта. Уточняют и согласовывают тему урока. Определяют средства: работа с учебником, мультимедиа, объяснение учителя, интернет-ресурсы, презентации, таблицы, модели.

Работают студенты в группах по 4 человека.

«Творческим группам», их участникам предлагается ответить на вопросы из конверта. Задания были даны заранее 8 мин.

Вступительное слово учителя

Обязательным условием существования всех живых организмов является способность синтезировать белковые молекулы. Классическое определение Ф.Энгельса: «Жизнь есть способ существования белковых тел…» не потеряло своего значения в свете современных научных открытий. Белки в организме выполняют тысячи разнообразных функций, делая нас такими, какие мы есть.

Мы отличаемся друг от друга ростом и цветом кожи, формой носа и цветом глаз, у каждого из нас свой темперамент и свои привычки; мы все индивидуальны и в то же время очень похожи. Наше сходство и наши различия – это сходство и различия нашего белкового состава. Каждый вид живых организмов обладает своим специфическим набором белков, который и определяет уникальность этого вида. Но при этом белки, выполняющие сходные функции в разных организмах, могут быть очень похожи, а порой практически одинаковы, кому бы они, ни принадлежали. Причём, меньше всего различий в белках, обеспечивающих жизненно важные физиологические функции.

Итак, все свойства любого организма определяются его белковым составом. Причем структура каждого белка, в свою очередь, определяется последовательностью аминокислотных остатков.

Следовательно, наследственная информация, которая передаётся из поколения в поколение, должна содержать сведения о первичной структуре белков. Информация о строении всех белков организма заключена в молекулах ДНК и называется генетической информацией.

5. Изучение нового материала (все заслушивают отчеты «Творческих групп») 15 мин

Группа «Репликация ДНК»

1. Репликация ДНК

2. Механизм репликации ДНК.

Группа «Ген»

1.Определение наследственная информация, ген.

Группа «Генетический код»

1. Где храниться наследственная информация (генетическая)

2. Способы кодирования, кто впервые установил принципы кодирования и рассмотрел свойства генетического кода.

Студенты учатся кодировать генетическую информацию с точки зрения биологии (нуклеотиды) и информатики.

Вычисляют количество информации в генетическом коде,

Объясняют процесс передачи и реализации генетической информации в клетке (репликация, транскрипция, трансляция)

Группа «Информатики»

1.Основные понятия теории информации.

2.Кодирование текстовой информации.

6. Закрепление знаний студентов: 9 мин

Цель: решение задач, содержание которых включает понятие информатики и биологии.

Решение типовых задач в группах, индивидуально. 

Выполнение творческой работы на тему: «Создание моделей органических веществ»

7. Этап рефлексии учебной деятельности на уроке

Цель: 

1)Зафиксировать новое содержание, изученное на уроке.

2)Организовать рефлексию и самооценку студентами собственной учебной деятельности

Преподаватель

1)Задаёт вопросы о задачах урока.

2)Побуждает к высказыванию мнения: чему научились?

Какие цели урока были реально достигнуты?

Трудным ли был теоретический материал по данной теме?

В чём его трудность?

Успешно ли вы с ним справились?

В каких ситуациях могут пригодиться знания о механизмах реализации наследственной информации в клетке?

Как бы вы оценили свою работу?

Как справились с этой работой твои участники команды, с которыми ты работал в группе? Какие трудности они испытывали? 4мин

8. Итоги занятия

Прослушать отзывы студентов о выполненной работе и сложных моментах, с которыми они сталкивались во время изучения темы. Обобщающие выводы по работе, акцентирование внимания на сделанные ошибки. 3 мин

9. Домашнее задание:

1..Дайте определение понятиям:

кодирование, триплет или кодон, генетический код, антикодон, транскрипция, трансляция

2. Участок гена имеет след строение

Ц-Г-Г-Ц-Г-Ц-Т-Ц-А-А-А-А-Т-Ц-Г - укажите состав белка информация, о котором содержится в гене. Как отразится на строении белка удаление из гена 4го нуклеотида?

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

При объяснении темы «Репликация ДНК. Ген. Генетический код» используется словесно-иллюстративный метод и метод проблемного изложения учебного материала. Содержание теоретического материала разнообразно. В ходе занятия используются элементы ролевой игры, индивидуальной и групповой работы студентов.

Использование приобретённых знаний и умений необходимо для оценки последствий своей деятельности по отношению к природной среде, здоровью других людей и собственному здоровью, поэтому формирование интереса обучающихся к изучению биологии осуществляется через использование мультимедийной презентации как наглядной демонстрации связи теоретического материала с примерами из реальной жизни.

В заключение занятия подводятся итоги, делаются выводы по тем вопросам, которые ставились перед студентами в начале и по ходу занятия.

Использование современных инновационных технологий на занятиях биологии путем проблемного изложения учебного материала и формирования анализирующего мышления студентов помогает научить самостоятельно, думать, рассуждать, делать обоснованные выводы, быть собранным, дисциплинированным и организованным в своей деятельности. А также формирует личность, помогает воспитывать образованных людей, которые способны к сотрудничеству, отличаются мобильностью и динамизмом.

ЛИТЕРАТУРА

1. Биология. 10 класс: учеб. для общеобразоват. организаций: базовый уровень / (Д. К. Беляев, Г. М. Дымщиц, Л. Н. Кузнецова др.); под ред. Д. К. Беляева и Г. М. Дымщица. – 3-изд. – М.: Просвещение, 2016. – 223 с.: ил.

2. Биология. 11 класс: учеб. для общеобразоват. организаций: базовый уровень / (Д. К. Беляев, П. М. Бородин, Г. М. Дымщиц и др.); под ред. Д. К. Беляева и Г. М. Дымщица. – 2-изд. – М.: Просвещение, 2016. – 224 с.: ил.

3. Балан П. Г. Биология: 10 кл.: Учебн. для общеобразоват. учебн. заведений: уровень стандарта, академический уровень / П. Г. Балан, Ю. Г. Вервес, В. П. Полищук. – К.: Генеза, 2010. – 304 с.: ил.

4. Балан П. Г. Биология: 11 кл.: Учебн. для общеобразоват. учебн. заведений: уровень стандарта, академический уровень / П. Г. Балан, Ю. Г. Вервес, В. П. Полищук. – К.: Генеза, 2011. – 304 с.: ил.

5. Межжерин С. В. Биология: учеб. для 11 кл. общеобразоват. учеб. завед.: уровень стандарта, академический уровень / С. В. Межжерин, Я. А. Межжерина. – К.: Освита. 2011. – 336 с.: ил

6. Сивоглазов В.И., Агафонова И.Б., Захарова Е.Т. Общая биология 10-11 классы. – М.: Дрофа, 2010

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Выполнение работы творческой работы на тему:

“Создание моделей органических веществ”

Цель: закрепить и расширить знания по основным понятиям

проводит обобщающую беседу по следующим вопросам.

– Что является носителем наследственной информации?

– Что такое ген?

– Какая информация называется генетической?

– Какой принцип лежит в основе воспроизведения генетической информации?

Выполнение работы творческой работы на тему:

“Создание моделей органических веществ”

Материалы: вырезанные из картона модели нуклеотидов и аминокислот на обороте с двусторонним скотчем, белый лист формат А 4

Аминокислоты:

Цель: Смоделировать полимеры из мономеров.

Ход работы

Используя предложенные мономеры, прикрепите их, создав полимеры.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Отчетный лист: группа «Репликация ДНК»
ФИ_____________________ дата выполнения работы ___________.

Тема урока « Репликация ДНК. Ген. Генетический код»

Задание:

1. Написать схему репликации ДНК

Полная схема репликации ДНК

1. Спираль ДНК открывается путем разрыва водородных связей между нитями

2. Каждая нить ДНК выступает в качестве матрицы для синтеза новой комплементарной цепи. Большое количество белков участвуют в этом процессе.

3. Репликация ДНК является полуконсервативной, поскольку она производит две идентичные спирали ДНК, каждая из которых содержит одну новую и одну старую цеп

2.Какой механизм репликации ДНК

Механизм репликации ДНК?

1. Хеликаза расстёгивает ДНК подобно застёжке на молнии путем разрыва водородных связей на репликационной вилке.

3.Рассмотрите рисунок и ответьте на вопросы:

В каком виде, и каких органоидах хранится информация о белках в клетках эукариот? (В ядре, в виде ДНК)

Какой фермент отвечает за образование комплементарной цепи ДНК? (ДНК-полимераза)

Что является матрицей при удвоении ДНК? ( Каждая цепь нуклеотидов молекулы ДНК)

В молекуле ДНК миллион нуклеотидов. Сколько нуклеотидов потребуется при репликации (удвоении) ДНК? (миллион нуклеотидов)

Что необходимо для репликации ДНК? ( Для репликации ДНК требуются ферменты)

Фрагмент ДНК имеет следующий состав нуклеотидов:

АТГЦЦГТГЦ

ТАЦГГЦАЦГ

Напишите состав нуклеотидов дочерних цепей, образовавшихся в процессе репликации данного фрагмента. Укажите старые и новые нуклеотидные цепи.

4.Заполните таблицу:

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

Отчетный лист: группа «Ген»
ФИ_____________________ дата выполнения работы ___________.

Тема урока « Репликация ДНК. Ген. Генетический код»:

Задание:

1.Рассмотреть строение хромосом на микропрепарате.

Тема. Изучение хромосом (на фиксированных микропрепаратах, микрофотографиях).

Цель. Познакомиться с особенностями строения хромосом.

Оборудование и материалы: микроскоп, микропрепарат «Митоз в клетках кончика корешка лука», микрофотографии клеток, находящихся в состоянии митотического деления.

Ход работы.

1.Рассмотрим микропрепарат «Митоз в клетках кончика корешка лука» и микрофотографии клеток, находящихся в состоянии митотического деления. Найдем хромосомы. В период деления клетки ДНК хромосом в комплексе с белками -… скручены в суперспираль и становятся видны в … микроскоп.

2. Определим различные стадии митотического деления клеток. Лучше всего хромосомы можно рассмотреть в период …, когда они образуют метафазную пластинку.

3.Зарисуйте схематически и подпишите на рисунке строение хромосомы.

4.Сделайте вывод поставьте вместо точек правильный ответ

Вывод:  хромосома – это (структурные элементы ядра клетки, содержащие ДНК, в которой заключена наследственная информация организма) …. Хромосомы – носители (наследственной)… информации. Они являются обязательными компонентами ядер (эукариотических)… клеток. В клетке хромосомы видны только во время её (деления)…. Лучше всего изучать хромосомы в период (метафазы)…, когда они выстраиваются на экваторе клетки.

ПРИЛОЖЕНИЕ 4

Отчетный лист: группа «Генетический код»
ФИ_____________________ дата выполнения работы ___________.

Тема урока « Репликация ДНК. Ген. Генетический код»

Задание:

1.Что такое генетический код? Его свойства. 

Генетический код – отображение наследственной информации о последовательности расположения аминокислот в белке триплетом (тройкой нуклеотидов) ДНК

Ген - участок ДНК, несущий информацию о первичной структуре белка – фермента

В настоящее время генетический код полностью расшифрован. Свойства генетического кода:

1. Код триплетен. Одна аминокислота кодируется тремя нуклеотидами.

2. Код универсален. Все живые организмы (от бактерии до человека) используют единый генетический код.

3. Код вырожден. Одна аминокислота кодируется более чем одним триплетом.

4. Код однозначен. Каждый триплет соответствует только одной аминокислоте.

5. Код не перекрывается. Один нуклеотид не может входить в состав нескольких кодонов в цепи м-РНК.

2. Объяснить технологию работы с таблицей генетического кода.

Какое практическое значение для человечества имеет расшифровка генетического кода.

 Определите, о каких аминокислотах несет информацию следующий триплет: ТТА, ААГ, ААА, ГГЦ, АТТ, АТЦ

2. Решение задач по цитологии.

Справочный материал для решения задач.

Длина 1 нуклеотида = 3,4 Ао

Размер 1 гена = длина 1 нуклеотида × n (кол-во нуклеотидов)

Кол-во нуклеотидов = кол-во аминокислот × 3

Масса 1 гена = кол-во нуклеотидов × массу 1 нуклеотида

Молекулярная масса 1 нуклеотида =300

Молекулярная масса 1 аминокислоты = 110

Соотношение нуклеотидов в молекуле ДНК, согласно правилу Чаргаффа =А+Г / Т+Ц=1

Решить задачу

1) Фрагмент цепи ДНК имеет последовательность нуклеотидов: ГГАТЦТАААЦАТ. Определите последовательность нуклеотидов на второй цепи ДНК и последовательность аминокислот фрагмента молекулы белка, используя таблицу генетического кода учебника.

ПРИЛОЖЕНИЕ 5

Отчетный лист: группа «Информатики»
ФИ_____________________ дата выполнения работы ___________.

Тема урока « Репликация ДНК. Ген. Генетический код»:

«Решение задач на кодировании информации»

Задание:

1.Ответить на вопросы:

1.Основные понятия теории информации.

2.Кодирование текстовой информации.

3.Оценка информации.

А) свойства;

Б) виды;

В) единицы измерения;

Г) информационные процессы.

Решить задачу:

1)Сколько бит памяти займет слово «Микропроцессор»? ([1],  пример

Решение:

Слово состоит из 14 букв. Каждая буква – символ компьютерного алфавита, занимает 1 байт памяти. Слово занимает 14 байт =14*8=112 бит памяти.

Ответ: 112 бит

В задачах такого типа используются понятия:

Кодирование – отображение дискретного (прерывного, импульсного) сообщения в виде определенных сочетаний символов.

Код (от французского слова code – кодекс, свод законов) – правило по которому выполняется кодирование.

Кодовая таблица (или кодовая страница) – таблица, устанавливающая соответствие между символами алфавита и двоичными числами