Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии в данной новости.
Категория: Курсовые
Оглавление
Введение ……………………………………………………………………3
Глава 1 Использование комнатных растений на уроках биологии в
процессе изучения развития органического мира,
размножения и эволюции организмов …………………………..5
1.1. Общая характеристика использования комнатных
растений на уроках биологии ………………………………….5
1.2. Изучение особенностей развития органического мира …….15
1.3. Изучение закономерностей размножения и развития
организмов …………………………………………………….24
Глава 2 Использование комнатных растений на уроках биологии в
процессе изучения их наследственности, изменчивости,
селекции ……………………………………………………….....30
2.1. Изучение основных закономерностей наследственности
и изменчивости растений…......................................................30
2.2. Изучение темы: «Селекция растений, животных и
микроорганизмов» …………………………………………….37
2.3. Использование комнатных растений при изучении
основ экологии ………………………………………………..41
Заключение ……………………………………………………………….50
Список литературы ………………………………………………………52
Введение
Российская общеобразовательная школа призвана не только вооружить учащихся глубокими, прочными знаниями основ наук, но и обеспечить морально-политическими качествами, культурой труда и поведения. Большое значение в формировании всесторонне развитой личности имеет школь¬ный курс биологии.
Эффек¬тивность обучения биологии в значительной степени связана с методикой проведения заня¬тий в школе, организацией учебно-познавательной деятель¬ности учащихся и возбуждением у них интереса к изучаемым вопросам.
Биология - наука о жизни, поэтому и задача учителя - помочь учащимся воспринимать школьный курс биологии как раскрытие и познание тайн живой природы. Каждый учи¬тель стремится, чтобы его занятия не только были интересны¬ми и обогащающими учащихся знаниями, но и развивали их умственные и творческие способности. Достичь этого можно лишь при правильной организации познавательной деятельности учащихся. Специфической особенностью преподавания биологии яв¬ляется широкое использование натуральной наглядности, постановка опытов и наблюдений за живыми организмами. Умелое использование натуральных объектов в сочетании с другими средствами обучения, организация самостоятельной работы учащихся с живыми растениями на уроках и во вне¬урочное время играют важную роль в решении учебно-воспи¬тательных задач.
Комнатные растения широко используются как демонстра¬ционный материал для постановки опытов и наблюдений практически во всех темах ботаники, общей биологии, а также при изучении некоторых вопросов зоологии и анатомии, фи¬зиологии и гигиены человека. На уроках комнатные растения могут быть использованы при изучении строения растений, приспособления организ¬мов к среде обитания, взаимосвязи строения и функции и др. Как правило, большинство опытов с комнатными растениями требуют длительного времени, на уроке обычно опыт закла¬дывается и демонстрируются его результаты, а наблюдения за ходом опыта учащиеся проводят во внеурочное время.
Объект исследования – методика преподавания биологии.
Предмет исследования – использование комнатных растений в процессе преподавания биологии.
Цель исследования – изучить особенности использования комнатных растений в процессе преподавания биологии.
Для достижения данной цели необходимо решить следующие задачи:
1. Дать общую характеристику использования комнатных растений на уроках биологии.
2. Рассмотреть применение комнатных растений в процессе изучения развития органического мира.
3. Проанализировать возможность использования комнатных растений в процессе изучения закономерностей размножения и развития организмов.
4. Рассмотреть применение комнатных растений в процессе изучения наследственности и изменчивости растений.
5. Выявить возможность использования комнатных растений при изучении темы: «Селекция растений, животных и микроорганизмов».
6. Рассмотреть возможность использования комнатных растений при изучении основ экологии.
Глава 1 Использование комнатных растений на уроках биологии в процессе изучения развития органического мира, размножения и эволюции организмов
1.1. Общая характеристика использования комнатных растений на уроках биологии
Комнатные растения можно широко использовать при обу¬чении учащихся общей биологи в осенний, зимний и ранневесенний сезоны. На живых объектах удобно проводить программные лабораторные работы и демонстрации многих общебиологических закономерностей для конкретиза¬ции и повышения качества знаний учащихся, убеждения их в истинности фактов, приобщения их к самостоятельному поиску, выработке практических умений и навыков. Расшире¬ние и углубление знаний старшеклассников о комнатных растениях будут способствовать формированию у них материалистического мировоззрения, эстетических вкусов, поможет лучше понимать и беречь природу, будет содействовать совер¬шенствованию умений и навыков в работе с объектами живой природы (в частности, в уходе за растениями). Это позволит школьникам лучше подготовиться к работе в ученических бригадах, лагерях труда и отдыха, в сельскохозяйственном производстве, на приусадебном участке и будет способствовать их профориентации в растениеводстве и других отраслях сель¬ского хозяйства [2].
На одном из первых уроков темы «Эволюционное уче¬ние» учащиеся знакомятся с работами шведского натура¬листа Карла Линнея. Учитель, подобрав ряд комнатных рас¬тений (обязательно с правильно оформленными этикетами), может объяснить на этих примерах суть разработанного К. Линнеем принципа двойной номенклатуры, который сохра¬нился в систематике живых организмов до настоящего вре¬мени. При этом надо пояснить, как образуется видовое назва¬ние растения, состоящее из названия рода и видового эпитета, например: традесканция виргинская (Tradescantia virginica L.), плющ обыкновенный (Hedera helix L.) и др. Эти растения впервые описаны К. Линнеем.
На урок желательно принести еще ряд комнатных расте¬ний, впервые описанных Линнеем, например такие: алоэ рас¬писное (Aloe variegata L.), агава американская (Agave americana L.), иглица колючая (Ruscus aculeatus L.), камнеломка отпрысковая (Saxifraga sarmentosa L.), лавр благородный (Laurus nobilis L.), цикламен благородный, или альпийская фиалка (Cyclamen europacum L.), водные растения: валлиснерия спиральная (Vallisneria spiralis L.), роголистник темно-зе¬леный (Certatophyllum demersum L.), водокрас (Hydrocharis morsus ranae L.), и др.
Учитель может по своему усмотрению зачитать описания двух-трех растений, имеющихся в картотеке биологического кабинета, к составлению которой полезно привлекать самих учащихся [10].
Знакомство с «паспортами» комнатных растений позволит учащимся лучше уяснить значение работ К. Линнея, при¬учит их пользоваться картотекой комнатных растений, поможет лучше запомнить их названия, биологию, правильно организо¬вать их уход и разведение в условиях школы и дома.
При изучении темы «Дарвинизм» на соответственно по¬добранных комнатных растениях учитель может наглядно знакомить учащихся с проявлением многих общебиологиче¬ских закономерностей. Так, с помощью комнатных растений можно нагляднее объяснить одно из основных свойств всех живых организмов - наследственность, проследить, как сох¬раняются признаки вида из поколения в поколение при раз¬личных способах вегетативного размножения через диплоид¬ные клетки и гаплоидные гаметы (яйцеклетки и спермин) при семенном размножении.
На любых имеющихся в биологическом кабинете ком¬натных растениях можно показать, в чем проявляется другое свойство живых организмов - изменчивость, благодаря чему популяция оказывается разнородной.
Ненаследственную (определенную) изменчивость, которая возникает в процессе индивидуального развития организмов под влиянием конкретных условий среды, вызывающих у всех особей одного вида сходные изменения, можно наблюдать на комнатных растениях, выращенных из окорененных черен¬ков, срезанных одновременно с одного растения, содержащихся потом в разных условиях: на южном, хорошо освещенном или на северном окне, при обильном поливе на удобренной почве и при ограниченном поливе, а также на других опы¬тах, проводимых в уголке живой природы. На этих приме¬рах учащиеся наглядно убеждаются, как важно для полу¬чения высоких урожаев создавать оптимальные условия вы¬ращивания культурных растений и как изменение этих усло¬вий может влиять на рост, развитие и качество урожая.
Наследственную изменчивость, связанную с изменением ге¬нотипа организма, затрагивающую различные признаки, можно показать на любых комнатных растениях, демонстри¬руя разнообразие окраски лепестков околоцветника, рассеченность листовой пластинки, махровость цветков или другие признаки пеларгоний, сенполий, цикламена и других цве¬тущих в это время комнатных растений.
Комбинативную изменчивость, которая возникает при сво¬бодных скрещиваниях в популяциях, можно наблюдать на цве¬тущих растениях, подобрав экземпляры с разным сочетанием признаков, например махровость цветка и окраска лепестков околоцветника. Уместно продемонстрировать результаты опы¬тов юннатов по скрещиванию комнатных растений, соответ¬ственно подобрав экземпляры с различным сочетанием приз¬наков.
Соотносительную изменчивость, проявлявшуюся в том, что изменение одного органа вызывает зависимое изменение дру¬гих, можно увидеть в наличии антоциановой окраски в ле¬пестках околоцветника, черешках и жилках листа у цикла¬мена и фуксии с малиновыми цветками, в наличии ярко-крас¬ной окраски у бальзамина с ярко-красным околоцветником, у ахименеса с сине-фиолетовыми цветками.
Так комнатные растения помогут учащимся уяснить биоло¬гический смысл изучаемых закономерностей и понять, почему все виды наследственной изменчивости Ч. Дарвин считал осо¬бенно важными для эволюции, как их нужно учитывать при создании новых, более ценных сортов растений.
Формы искусственного отбора и роль человека как отбираю¬щего фактора в этом процессе также можно раскрыть на ком¬натных растениях. При этом учитель поясняет, что большин¬ство комнатных растений является результатом бессознатель¬ного отбора, который человек ведет стихийно, отбирая, сохра¬няя и накапливая из поколения в поколение интересующие его признаки.
Демонстрируя гибридные формы амариллиса, пеларгоний и других гибридных комнатных растений, можно раскрыть суть методического отбора, при котором человек сознательно отби¬рает для скрещивания исходные пары и получает разнооб¬разный материал с наиболее удачным, интересующим его соче¬танием признаков. При этом полезно познакомить девятиклас¬сников с результатами опытов по гибридизации комнатных растений, выполняемых юннатами в уголке живой природы [5].
Способность живых организмов к интенсивному размноже¬нию удобно наблюдать на наибольшем эфемерном растении из крестоцветных - арабидопсисе, у которого каждый неболь¬шой стручок содержит до 50 мелких оранжево-бурых семян. Это растение способно при благоприятных условиях (продол¬жительном дне и температуре 20-25°С) давать в год до 8 по¬колений и производить около 1000 семян.
Внутривидовую борьбу за существование можно показать на любом комнатном растении, заложив в уголке живой при¬роды или дома несложный опыт. Он состоит в том, что в неболь¬шие горшки одинакового размера одновременно высаживают по одному, двум, трем и четырем окорененным черенкам (от¬водкам, луковицам) одного и того же растения. Через 1-2 месяца у подопытных растений меряют высоту, подсчитывают количество листьев, измеряют площадь листовых пластинок, отмечают характер ветвления и состояние растений. Данные наблюдения заносят в таблицу (табл. 1).
Таблица 1
№
п/п Вариант опыта Высота растения (в см) Количестве листьев Площадь листа (в см2) Характер ветвления Состояние растения
Этот несложный опыт позволит наглядно показать, в чем конкретно проявляется внутривидовая борьба за существова¬ние, понять, почему при выращивании культурных растений важно устанавливать оптимальные площади питания, густоту посева, чередование культур в севооборотах. Почему необхо¬димо своевременно проводить прорывку, прореживание в посевах и посадках культурных растений.
Борьбу живых организмов с неблагоприятными условиями среды, их приспособленность к условиям существования и результаты естественного отбора можно лучше объяснить с помощью комнатных растений, родиной которых являются различные районы земного шара. Удивительная приспособлен¬ность живых организмов к неблагоприятным условиям их существования, которая формировалась в результате длитель¬ного естественного отбора, особенно наглядно проявляется в районах с избыточной влажностью либо сухостью, жарой или другими неблагоприятными факторами. В этих условиях больше шансов выжить и оставить потомство имеют особи, признаки и свойства которых наиболее соответствуют таким условиям.
У комнатных растений, родина которых - тропические леса, где выпадает более 400 см годовых осадков, влаж¬ность воздуха достигает 90%, температура в течение года дер¬жится в пределах 25-30° С, а жизнь травянистых растений и кустарников протекает под пологом огромных тропиче¬ских деревьев, в результате естественного отбора сформи¬ровался ряд морфологических, анатомических и физиологи¬ческих особенностей, позволяющих им жить в этих условиях и оставлять потомство. У подавляющего большинства ком¬натных растений, являющихся выходцами из этой зоны, круп¬ные нежные листья, как правило, без приспособлений, ограни¬чивающих испарение. Наоборот, у некоторых из них (монетера), как уже отмечалось, имеющиеся на концах боковых жилок гидатоды служат для выделения избытка влаги, когда воздух влажен и выделения через устьица недостаточны. У травянистых растений (арум, калла) есть водные устьи¬ца, выделяющие капельки воды, что способствует испаре¬нию, которые, как и «плач» монстеры, являются приспособ¬лением к условиям существования [7].
На примере комнатных растений, происходящих из тропи¬ческих лесов, можно показать сложную приспособленность организмов к жизни под пологом леса при недостаточном освещении. При этом надо обязательно обратить внимание учащихся на то, что характер таких приспособлений к одному и тому же неблагоприятному фактору среды у разных рас¬тений неодинаков. Учитель может подобрать соответствующие формы и на живых растениях наглядно продемонстрировать, что у одних растений (бегония, колеус) листья содержат крас¬ный и фиолетовый пигменты, способные улавливать слабый свет. У других (пестролистные драцены) по краям листовой пластинки имеется белая полоса, состоящая из специфических клеток, которые способны наподобие линз улавливать и ак¬кумулировать рассеянный свет. Третьи (кливия, аспидистра, фикус) в условиях недостаточного освещения способны образо¬вывать огромное количество зеленых пластид, отчего их листья имеют интенсивную темно-зеленую окраску. У лиан из этой зоны развились различные приспособления: присоски (гойя), усики (циссус) и другие, позволяющие им, цепляясь за ветви деревьев, подниматься на значительную высоту и выносить листья к свету.
На растениях из сухих мест учитель может продемон¬стрировать, как в результате естественного отбора, в условиях недостаточного увлажнения выживали формы, имеющие приспособления к наименьшему испарению воды, и что у раз¬ных форм такие приспособления неодинаковы. Это показывает, что процесс эволюции у них шел по различным направлениям. Так, у кактусов листья полностью редуцировались и превра¬тились в колючки, а их функции стали выполнять разрос¬шиеся мясистые зеленые стебли. У агавы и алоэ редуцирова¬лись стебли, а листья стали мясистыми и покрытыми кутику¬лой (в них содержится слизь, способная удерживать воду). У других растений (аспарагус) листовидные стебли сильно рассечены и превращены в кладодии, которые растение сбра¬сывает в условиях сильной засухи. У некоторых видов из класса однодольных (амариллис, зефирантес) листья в засуш¬ливое время отмирают, а питательные вещества они запасают в луковицах, сохраняющихся под землей. У многих растений сухих мест листья сильно опушены (сенполия) или имеют толстую кутикулу и восковой налет (гойя). При этом важно подчеркнуть, что все приспособления относительны, они полез¬ны организму только в тех условиях, в которых исторически возникли, а при изменении условий эти приспособления даже мешают развиваться растению. Поэтому так важно изучать и знать условия возделывания культурных растений, соответст¬вующие их биологии [3].
Так комнатные растения помогают учащимся усвоить сложный теоретический материал, самим увидеть результаты естественного отбора, убедиться в истинности научной инфор¬мации. А выявляя биологию комнатных растений из различ¬ных экологических групп, школьники понимают, как осу¬ществлять уход за растениями с учетом их происхождения и биологических особенностей, учитывать биологию культур¬ных растений при их выращивании в открытом и защищен¬ном грунте, чтобы получать наиболее высокие урожаи.
Приспособленность растений к перекрестному опылению можно показать на примуле, у которой пестики цветков длин¬нее тычинок, на арабидопсисе, у которого рыльца цветков созревают раньше тычинок и высовываются из околоцвет¬ника до распускания цветков.
Здесь уместно рассказать об опыте Ч. Дарвина с цикламе¬нами, описанном в книге «Действие перекрестного опыления в растительном мире». Дарвин опылил 10 цветков цикламена пыльцой тех же цветков, а другие 10 цветков - пыльцой другого цикламена. Цветки от перекрестного опыле¬ния дали 10 плодов-коробочек, в среднем по 34 семяни в каж¬дом. Цветки от самоопыления дали 8 плодов-коробочек, в сред¬нем по 13 семян в каждой. Семена от самоопыления и пе¬рекрестного опыления были высеяны порознь. Растения, вы¬росшие из семян от перекрестного опыления, были высотой на 5 см больше и зацвели на несколько недель раньше, чем растения, развившиеся из семян от самоопыления. В следую¬щем поколении растения от перекрестного опыления также по ряду показателей намного опережали растения, выросшие из семян от самоопыления. Так комнатные растения позволили Дарвину объяснить одно из важнейших явлений природы. Аналогичный опыт могут провести и учащиеся, желающие глубже изучать биологию.
Сложный для усвоения теоретический материал о диверген¬ции признаков, видообразовании и макроэволюции помогут учителю объяснить представители комнатных растений одно¬го рода или семейства. Он может показать, в каком направле¬нии шло формирование признаков, когда небольшие группы одной популяции или вида, попадая в необычные для них условия, изменялись под их влиянием. Новые условия способст¬вовали выявлению и закреплению новых мутаций и изменению направления естественного отбора, дивергенции признаков, что приводило к изменению генофонда популяций, к еще боль¬шему их обособлению, а затем к образованию новых попу¬ляций, видов и родов, приспособленных к новым условиям.
Для иллюстрации процессов экологического видообразова¬ния можно использовать комнатные растения из семейства амариллисовых - зефирантес и эухарис, родина которых Цент¬ральная и Южная Америка. На их примерах советуем пока¬зать влияние конкретных условий отдельных районов об¬ширного ареала этого семейства (экологические ниши) на дивергенцию признаков его родов.
Зефирантес - растение засушливых мест. У него узкие, покрытые кутикулой листья, сбрасываемые в сухое время года. Накопление питательных веществ, необходимых для отраста¬ния новых растений при благоприятных условиях, происходит в луковице; период цветения очень короткий.
Эухарис произрастает в пойме реки Амазонки, за что полу¬чил название амазонская лилия. У этого растения крупные, широколанцетные листья с множеством устьиц. В комнатных условиях он хорошо растет только при обязательном еже¬дневном опрыскивании, цветет крупными нежными цветками, имеет приятный аромат [4].
На примере амариллисовых можно также раскрыть суть географического видообразования и макроэволюции. Родиной амариллиса и кливии являются районы Южной Африки, от¬деленные от Центральной Америки Атлантическим океаном. Формирование признаков у этих растений шло обособленно от других родов семейства. Поэтому, с одной стороны, амарил¬лис и кливия имеют много общего с представителями других родов, но в то же время у них много отличного, что сформи¬ровалось под непосредственным влиянием сухого африкан¬ского климата и позволило отнести их к различным родам семейства.
Родина амариллиса - пустыня Карру. Это растение имеет крупные листья и 2-3 крупных цветка на высокой цве¬точной стрелке. В неблагоприятное время года амариллис сбрасывает листья, а питательные вещества сохраняет в луко¬вице, из которой в благоприятное время года отрастает новое растение.
Родиной кливии являются более влажные места западно¬го побережья юга Африки, отделенные от пустыни Карру Драконовыми горами. Кливия не образует луковицы, листья ее не опадают и имеют много устьиц. Она цветет долго и обиль¬но, образуя на высоком мясистом цветоносе до 12 розово-оранжевых цветков.
Для того чтобы наглядно показать, как изменение условий существования влияет на изменение биологических особеннос¬тей организма, полезно с учащимися провести опыт по прев¬ращению наземного комнатного растения традесканции в вод¬ное растение (опыт описан в книге Н.М. Верзилина «Путе¬шествие с комнатными растениями»). Окоренившиеся черенки традесканции надо посадить в почву, насыпанную в стеклянную банку, залить водой и закрыть стеклом. Два раза в день черенки опрыскивать водой в течение трех недель, а затем их можно пересадить в аквариум или в другую банку, на дно которой предварительно насыпать землю, прикрыв ее сверху слоем песка. Затем в аквариум налить воду. Традесканция будет жить под водой. Можно сразу пересадить традесканцию в аквариум или в высокую банку и в течение месяца под¬ливать воду, постепенно повышая ее уровень.
С помощью микроскопа можно сравнить изменения в строе¬нии старых и новых листьев на поперечных срезах, подсчи¬тать количество устьиц на кожице традесканции до погруже¬ния в воду и спустя месяц ее жизни в аквариуме [6] .
Комнатные растения всегда активно используют учителя для обобщения и закрепления изученного материала, для опроса учащихся. С этой целью рекомендуем заранее подго¬товить карточки-задания примерно следующего содержания:
1. Подобрать не менее 10 видов комнатных растений, иллюстрирующих различные типы наследственной изменчивос¬ти. Указать, какова роль этой изменчивости в эволюции и практической деятельности человека.
2. Описать не менее 10 видов комнатных растений, иллю¬стрирующих различные формы борьбы за существование. Ка¬кова их роль в процессе эволюции? Как человек исполь¬зует их в своей практической деятельности?
3. Сравнить несколько влаголюбивых и засухоустойчивых комнатных растений. Установить, в чем выражается их прис¬пособленность к среде обитания. Наблюдения отразить в таб¬лице (табл. 2).
Таблица 2
п/п Название растения Стебель Лист Соцветие Цветок Плоды, семена
Творческий учитель может подготовить карточки-задания с иным содержанием и использовать их для закрепления изу¬ченного материала и проверки знаний учащихся. Как пример предлагаем таблицу (табл. 3).
Таблица 3
п/п Название растения Наблюдаемые закономер¬ности Значение их для эволюции Возможности использования их в практической дея- тельности человека
Использование комнатных растений, несомненно, поможет учащимся лучше усвоить сложный многоплановый теорети¬ческий материал об основных факторах эволюции, понять ос¬новную сущность и значение естественного отбора как главной движущей силы эволюции, увидеть его результаты, лучше уяснить процесс эволюции органического мира на Земле.
1.2. Изучение особенностей развития органического мира
При изучении темы «Развитие органического ми¬ра» на комнатных растениях можно также пронаблюдать гомологичные, аналогичные и рудиментарные органы. Это позволит учащимся лучше понять процессы дивергенции, кон¬вергенции признаков и эволюции органического мира.
Гомологичными органами, имеющими общее происхожде¬ние и сходное строение, но выполняющими разные функции, являются, например, усики циссуса и колючки кактусов. Оба эти органа представляют собой видоизмененные листья, но выполняют разные функции: усики циссуса, цепляясь за опо¬ру, помогают растению выносить листья к свету, а колючки кактуса предохраняют растение от испарения и поедания жи¬вотными. К гомологичным органам относят также луковицы ряда представителей семейства амариллисовых (амариллиса, зефирантеса, кринума) и стебли кактусов - видоизмененные стебли. Однако функции луковиц амараллисовых - хранение запасов питательных веществ, что позволяет растениям пере¬жить неблагоприятные условия, а стебли кактусов ассимили¬руют органические вещества [4].
Аналогичными органами являются стебли кактусов и листья других комнатных растений. Они различны по проис¬хождению и строению, но выполняют одинаковую функцию - синтез органических веществ. К аналогичным органам отно¬сят также присоски плюща и усики циссуса. Эти органы оди¬наково служат для прикрепления растений к опоре. Но строе¬ние и происхождение у них разное: усики циссуса - это видоизмененные листья, а присоски плюща - видоизменен¬ные воздушные корни. На этих примерах важно показать, что аналогичные органы возникают у далеких в система¬тическом отношении организмов благодаря конвергенции - сходности признаков вследствие приспособленности этих ор¬ганизмов к сходному образу жизни.
Рудиментарными органами являются чешуйки на корне¬вищах аспидистры и папоротников, а также колючки на стеб¬лях кактусов. Наличие таких рудиментарных листьев слу¬жит важным доказательством исторического развития орга¬нического мира, утверждением, что когда-то у далеких пред¬ков этих растений органы были нормально развиты, но в процессе эволюции потеряли свое биологическое значение и сохра¬нились в виде рудиментов.
Наглядным подтверждением этого может служить неслож¬ный опыт по выращиванию новых растений одного из кактусов (удобнее использовать эпифиллюм) из семян. Этот опыт позволит также проследить связь между индивидуальным и историческим развитием организмов, выраженную в биоге¬нетическом законе Мюллера-Геккеля: каждая особь в своем индивидуальном развитии (онтогенезе) повторяет историческое развитие вида (филогенез).
Для выполнения опыта нужно взять просеянную листовую землю, смешать ее в равных количествах с промытым речным песком с примесью толченого древесного угля, насыпать в не¬большие плошки, высеять туда семена эпифиллюма, накрыть стеклом и содержать при температуре около 20° С до прораста¬ния их. Для предотвращения развития сорняков почву перед посевом надо прокалить или ошпарить кипятком. Учитывая, что наличие в поливной воде извести может задержать про¬растание семян, поливать эти посевы нужно дождевой или сне¬говой водой. Полив лучше проводить с помощью пульвериза¬тора, осторожно. Когда появляются всходы, учащиеся убеж¬даются, что эпифиллюм имеет две мясистые семядоли. Следо¬вательно, предки его имели листья, которые в процессе разви¬тия приспособлений к условиям существования у них редуци¬ровались, а их функции стали выполнять зеленые, сильно разросшиеся плоские или трехгранные стебли [9].
Закрепление и проверку знаний по изучаемому материалу этой темы советуем проводить по карточкам-заданиям. В эти карточки можно добавить вопросы, связанные с наличием у комнатных расте¬ний гомологичных, аналогичных и рудиментарных органов, а также с дивергенцией и конвергенцией биогенетического закона. Знания учащихся, закрепленные при помощи исполь¬зования комнатных растений, будут способствовать развитию их мыслительной деятельности, содействовать формированию у них диалектико-материалистического мировоззрения.
Исследуя тему «Химическая организация клет¬ки», учащиеся анализируют ферментативный характер хими¬ческих процессов, протекающих в клетке, наблюдают их в ходе программной лабораторной работы «Ферментативное расщеп¬ление пероксида водорода в клетках листа аквариумного рас¬тения элодеи». Учитель поясняет, что пероксид водорода об¬разуется в живых клетках при биологическом окислении, что в растительных клетках под действием фермента пероксидазы он быстро разлагается до кислорода и воды, предохраняя организм от отравления. Для этой лабораторной работы можно подготовить инструктивную карточку, например, следующего содержания:
1. Разрезать лист элодеи скальпелем или безопасной брит¬вой на 4 части и поместить каждую часть в отдельную про¬бирку. В одну из них прилить немного чистой воды, во вто¬рую - 96-градусного спирта, в третью - ледяной уксусной кислоты, в четвертую - воды, которую довести до кипения на пламени спиртовки.
2. После такой предварительной обработки каждый кусо¬чек листа элодеи пинцетом перенести на отдельное пред¬метное стекло; с помощью пипетки нанести на каждый из них несколько капель пероксида водорода и наблюдать, что произойдет с кусочками элодеи, записывая в табли¬цу (табл. 4).
Таблица 4
Наблюдаемое явление Варианты опыта
без обработки спирт (96°) уксусная кислота кипячение
3. Сделать вывод по опыту.
Аналогичные опыты можно выполнять, используя листья традесканции или пеларгонии. В этом случае одна группа школьников выполняет опыт с листьями элодеи, другая - с листьями традесканции, третья - с листьями пеларгонии. И результаты опыта станут еще более убедительными и обоснованными. Опыты позволят учащимся наглядно убедиться, что в живых клетках растений под действием пероксида водорода выделяются пузырьки кислорода, так как в них под действием фермента белка пероксидазы происходит расщепление перок¬сида водорода. В мертвых тканях, убитых спиртом, уксусной кислотой или нагреванием, в которых произошла денатурация белка и разрушен фермент, разложения пероксида водорода не происходило и кислород не выделялся [9].
В теме «Строение и функции клетки» программой предусмотрено проведение трех лабораторных работ. В них комнатные и аквариумные растения незаменимы.
Сравнительное описание животной и растительной клеток можно провести, используя для лабораторной работы листья элодеи:
1. На предметное стекло поместить лист элодеи. Капнуть на него водой и накрыть покровным стеклом.
2. Чайной ложкой (предварительно обеззараженной спир¬том) снять с внутренней стороны щеки немного слизи и помес¬тить на предметное стекло. Подкрасить ее разбавленными синими чернилами и накрыть покровным стеклом.
3. Рассмотреть препараты под световым микроскопом. При большом увеличении найти основные органоиды. Результаты наблюдений записать в таблицу (табл. 5).
Таблица 5
Тип клетки Цитоплазма Ядро Пластиды Оболочка
Растительная Животная
4. Сделайте вывод на основании наблюдений.
Эту работу можно продолжить и сравнить строение кле¬ток различных тканей одного и того же растения, рассмотрев под микроскопом и зарисовав клетки покровной ткани (эпи¬дермис листа), ассимиляционной ткани (разрез листа), меристематической ткани (конус нарастания корня), корневой волосок, клетки проводящих тканей. Такое сравнительное изучение позволит установить, в чем выражается специализация клеток, а также понять связь между их строением и выполняемыми функциями. Работу можно выполнять на любом комнатном растении. Она поможет учителю убедить старшеклассников в том, что основная закономерность эволюции тканевых кле¬ток - это приспособление к функционированию в составе еди¬ного многоклеточного организма [8].
Движение цитоплазмы в живых растительных клетках можно наблюдать в листьях элодеи, а в тех школах, где позволяют условия, и с другими растениями. Это сделает выводы более убедительными и обоснованными.
Для проведения лабораторной работы учитель готовит при¬мерно следующую инструктивную карточку:
1. Приготовить препарат листа элодеи или другого расте¬ния.
2. Рассмотреть препарат при большом увеличении микро¬скопа. Найти клетки, в которых заметно движение цитоплаз¬мы (для этого надо плавно передвигать препарат по пред¬метному столику, работать микровинтом и регулировать осве¬щение).
3. Если движение цитоплазмы не обнаружено, поместить препарат на несколько минут под настольную электрическую лампу в 60 Вт на расстоянии 20-30 см или подержать лист между пальцами руки, слегка сдавив его.
4. Зарисовать 2-3 клетки и указать их оболочку, цито¬плазму, ядро, хлоропласты.
5. Снять покровное стекло, нанести на препарат несколько капель 96-градусного спирта. Вновь накрыть покровным стек¬лом, рассмотреть препарат и отметить, какие произошли изме¬нения в движении цитоплазмы под действием спирта.
6. Сделать вывод по опыту.
Введение ……………………………………………………………………3
Глава 1 Использование комнатных растений на уроках биологии в
процессе изучения развития органического мира,
размножения и эволюции организмов …………………………..5
1.1. Общая характеристика использования комнатных
растений на уроках биологии ………………………………….5
1.2. Изучение особенностей развития органического мира …….15
1.3. Изучение закономерностей размножения и развития
организмов …………………………………………………….24
Глава 2 Использование комнатных растений на уроках биологии в
процессе изучения их наследственности, изменчивости,
селекции ……………………………………………………….....30
2.1. Изучение основных закономерностей наследственности
и изменчивости растений…......................................................30
2.2. Изучение темы: «Селекция растений, животных и
микроорганизмов» …………………………………………….37
2.3. Использование комнатных растений при изучении
основ экологии ………………………………………………..41
Заключение ……………………………………………………………….50
Список литературы ………………………………………………………52
Введение
Российская общеобразовательная школа призвана не только вооружить учащихся глубокими, прочными знаниями основ наук, но и обеспечить морально-политическими качествами, культурой труда и поведения. Большое значение в формировании всесторонне развитой личности имеет школь¬ный курс биологии.
Эффек¬тивность обучения биологии в значительной степени связана с методикой проведения заня¬тий в школе, организацией учебно-познавательной деятель¬ности учащихся и возбуждением у них интереса к изучаемым вопросам.
Биология - наука о жизни, поэтому и задача учителя - помочь учащимся воспринимать школьный курс биологии как раскрытие и познание тайн живой природы. Каждый учи¬тель стремится, чтобы его занятия не только были интересны¬ми и обогащающими учащихся знаниями, но и развивали их умственные и творческие способности. Достичь этого можно лишь при правильной организации познавательной деятельности учащихся. Специфической особенностью преподавания биологии яв¬ляется широкое использование натуральной наглядности, постановка опытов и наблюдений за живыми организмами. Умелое использование натуральных объектов в сочетании с другими средствами обучения, организация самостоятельной работы учащихся с живыми растениями на уроках и во вне¬урочное время играют важную роль в решении учебно-воспи¬тательных задач.
Комнатные растения широко используются как демонстра¬ционный материал для постановки опытов и наблюдений практически во всех темах ботаники, общей биологии, а также при изучении некоторых вопросов зоологии и анатомии, фи¬зиологии и гигиены человека. На уроках комнатные растения могут быть использованы при изучении строения растений, приспособления организ¬мов к среде обитания, взаимосвязи строения и функции и др. Как правило, большинство опытов с комнатными растениями требуют длительного времени, на уроке обычно опыт закла¬дывается и демонстрируются его результаты, а наблюдения за ходом опыта учащиеся проводят во внеурочное время.
Объект исследования – методика преподавания биологии.
Предмет исследования – использование комнатных растений в процессе преподавания биологии.
Цель исследования – изучить особенности использования комнатных растений в процессе преподавания биологии.
Для достижения данной цели необходимо решить следующие задачи:
1. Дать общую характеристику использования комнатных растений на уроках биологии.
2. Рассмотреть применение комнатных растений в процессе изучения развития органического мира.
3. Проанализировать возможность использования комнатных растений в процессе изучения закономерностей размножения и развития организмов.
4. Рассмотреть применение комнатных растений в процессе изучения наследственности и изменчивости растений.
5. Выявить возможность использования комнатных растений при изучении темы: «Селекция растений, животных и микроорганизмов».
6. Рассмотреть возможность использования комнатных растений при изучении основ экологии.
Глава 1 Использование комнатных растений на уроках биологии в процессе изучения развития органического мира, размножения и эволюции организмов
1.1. Общая характеристика использования комнатных растений на уроках биологии
Комнатные растения можно широко использовать при обу¬чении учащихся общей биологи в осенний, зимний и ранневесенний сезоны. На живых объектах удобно проводить программные лабораторные работы и демонстрации многих общебиологических закономерностей для конкретиза¬ции и повышения качества знаний учащихся, убеждения их в истинности фактов, приобщения их к самостоятельному поиску, выработке практических умений и навыков. Расшире¬ние и углубление знаний старшеклассников о комнатных растениях будут способствовать формированию у них материалистического мировоззрения, эстетических вкусов, поможет лучше понимать и беречь природу, будет содействовать совер¬шенствованию умений и навыков в работе с объектами живой природы (в частности, в уходе за растениями). Это позволит школьникам лучше подготовиться к работе в ученических бригадах, лагерях труда и отдыха, в сельскохозяйственном производстве, на приусадебном участке и будет способствовать их профориентации в растениеводстве и других отраслях сель¬ского хозяйства [2].
На одном из первых уроков темы «Эволюционное уче¬ние» учащиеся знакомятся с работами шведского натура¬листа Карла Линнея. Учитель, подобрав ряд комнатных рас¬тений (обязательно с правильно оформленными этикетами), может объяснить на этих примерах суть разработанного К. Линнеем принципа двойной номенклатуры, который сохра¬нился в систематике живых организмов до настоящего вре¬мени. При этом надо пояснить, как образуется видовое назва¬ние растения, состоящее из названия рода и видового эпитета, например: традесканция виргинская (Tradescantia virginica L.), плющ обыкновенный (Hedera helix L.) и др. Эти растения впервые описаны К. Линнеем.
На урок желательно принести еще ряд комнатных расте¬ний, впервые описанных Линнеем, например такие: алоэ рас¬писное (Aloe variegata L.), агава американская (Agave americana L.), иглица колючая (Ruscus aculeatus L.), камнеломка отпрысковая (Saxifraga sarmentosa L.), лавр благородный (Laurus nobilis L.), цикламен благородный, или альпийская фиалка (Cyclamen europacum L.), водные растения: валлиснерия спиральная (Vallisneria spiralis L.), роголистник темно-зе¬леный (Certatophyllum demersum L.), водокрас (Hydrocharis morsus ranae L.), и др.
Учитель может по своему усмотрению зачитать описания двух-трех растений, имеющихся в картотеке биологического кабинета, к составлению которой полезно привлекать самих учащихся [10].
Знакомство с «паспортами» комнатных растений позволит учащимся лучше уяснить значение работ К. Линнея, при¬учит их пользоваться картотекой комнатных растений, поможет лучше запомнить их названия, биологию, правильно организо¬вать их уход и разведение в условиях школы и дома.
При изучении темы «Дарвинизм» на соответственно по¬добранных комнатных растениях учитель может наглядно знакомить учащихся с проявлением многих общебиологиче¬ских закономерностей. Так, с помощью комнатных растений можно нагляднее объяснить одно из основных свойств всех живых организмов - наследственность, проследить, как сох¬раняются признаки вида из поколения в поколение при раз¬личных способах вегетативного размножения через диплоид¬ные клетки и гаплоидные гаметы (яйцеклетки и спермин) при семенном размножении.
На любых имеющихся в биологическом кабинете ком¬натных растениях можно показать, в чем проявляется другое свойство живых организмов - изменчивость, благодаря чему популяция оказывается разнородной.
Ненаследственную (определенную) изменчивость, которая возникает в процессе индивидуального развития организмов под влиянием конкретных условий среды, вызывающих у всех особей одного вида сходные изменения, можно наблюдать на комнатных растениях, выращенных из окорененных черен¬ков, срезанных одновременно с одного растения, содержащихся потом в разных условиях: на южном, хорошо освещенном или на северном окне, при обильном поливе на удобренной почве и при ограниченном поливе, а также на других опы¬тах, проводимых в уголке живой природы. На этих приме¬рах учащиеся наглядно убеждаются, как важно для полу¬чения высоких урожаев создавать оптимальные условия вы¬ращивания культурных растений и как изменение этих усло¬вий может влиять на рост, развитие и качество урожая.
Наследственную изменчивость, связанную с изменением ге¬нотипа организма, затрагивающую различные признаки, можно показать на любых комнатных растениях, демонстри¬руя разнообразие окраски лепестков околоцветника, рассеченность листовой пластинки, махровость цветков или другие признаки пеларгоний, сенполий, цикламена и других цве¬тущих в это время комнатных растений.
Комбинативную изменчивость, которая возникает при сво¬бодных скрещиваниях в популяциях, можно наблюдать на цве¬тущих растениях, подобрав экземпляры с разным сочетанием признаков, например махровость цветка и окраска лепестков околоцветника. Уместно продемонстрировать результаты опы¬тов юннатов по скрещиванию комнатных растений, соответ¬ственно подобрав экземпляры с различным сочетанием приз¬наков.
Соотносительную изменчивость, проявлявшуюся в том, что изменение одного органа вызывает зависимое изменение дру¬гих, можно увидеть в наличии антоциановой окраски в ле¬пестках околоцветника, черешках и жилках листа у цикла¬мена и фуксии с малиновыми цветками, в наличии ярко-крас¬ной окраски у бальзамина с ярко-красным околоцветником, у ахименеса с сине-фиолетовыми цветками.
Так комнатные растения помогут учащимся уяснить биоло¬гический смысл изучаемых закономерностей и понять, почему все виды наследственной изменчивости Ч. Дарвин считал осо¬бенно важными для эволюции, как их нужно учитывать при создании новых, более ценных сортов растений.
Формы искусственного отбора и роль человека как отбираю¬щего фактора в этом процессе также можно раскрыть на ком¬натных растениях. При этом учитель поясняет, что большин¬ство комнатных растений является результатом бессознатель¬ного отбора, который человек ведет стихийно, отбирая, сохра¬няя и накапливая из поколения в поколение интересующие его признаки.
Демонстрируя гибридные формы амариллиса, пеларгоний и других гибридных комнатных растений, можно раскрыть суть методического отбора, при котором человек сознательно отби¬рает для скрещивания исходные пары и получает разнооб¬разный материал с наиболее удачным, интересующим его соче¬танием признаков. При этом полезно познакомить девятиклас¬сников с результатами опытов по гибридизации комнатных растений, выполняемых юннатами в уголке живой природы [5].
Способность живых организмов к интенсивному размноже¬нию удобно наблюдать на наибольшем эфемерном растении из крестоцветных - арабидопсисе, у которого каждый неболь¬шой стручок содержит до 50 мелких оранжево-бурых семян. Это растение способно при благоприятных условиях (продол¬жительном дне и температуре 20-25°С) давать в год до 8 по¬колений и производить около 1000 семян.
Внутривидовую борьбу за существование можно показать на любом комнатном растении, заложив в уголке живой при¬роды или дома несложный опыт. Он состоит в том, что в неболь¬шие горшки одинакового размера одновременно высаживают по одному, двум, трем и четырем окорененным черенкам (от¬водкам, луковицам) одного и того же растения. Через 1-2 месяца у подопытных растений меряют высоту, подсчитывают количество листьев, измеряют площадь листовых пластинок, отмечают характер ветвления и состояние растений. Данные наблюдения заносят в таблицу (табл. 1).
Таблица 1
№
п/п Вариант опыта Высота растения (в см) Количестве листьев Площадь листа (в см2) Характер ветвления Состояние растения
Этот несложный опыт позволит наглядно показать, в чем конкретно проявляется внутривидовая борьба за существова¬ние, понять, почему при выращивании культурных растений важно устанавливать оптимальные площади питания, густоту посева, чередование культур в севооборотах. Почему необхо¬димо своевременно проводить прорывку, прореживание в посевах и посадках культурных растений.
Борьбу живых организмов с неблагоприятными условиями среды, их приспособленность к условиям существования и результаты естественного отбора можно лучше объяснить с помощью комнатных растений, родиной которых являются различные районы земного шара. Удивительная приспособлен¬ность живых организмов к неблагоприятным условиям их существования, которая формировалась в результате длитель¬ного естественного отбора, особенно наглядно проявляется в районах с избыточной влажностью либо сухостью, жарой или другими неблагоприятными факторами. В этих условиях больше шансов выжить и оставить потомство имеют особи, признаки и свойства которых наиболее соответствуют таким условиям.
У комнатных растений, родина которых - тропические леса, где выпадает более 400 см годовых осадков, влаж¬ность воздуха достигает 90%, температура в течение года дер¬жится в пределах 25-30° С, а жизнь травянистых растений и кустарников протекает под пологом огромных тропиче¬ских деревьев, в результате естественного отбора сформи¬ровался ряд морфологических, анатомических и физиологи¬ческих особенностей, позволяющих им жить в этих условиях и оставлять потомство. У подавляющего большинства ком¬натных растений, являющихся выходцами из этой зоны, круп¬ные нежные листья, как правило, без приспособлений, ограни¬чивающих испарение. Наоборот, у некоторых из них (монетера), как уже отмечалось, имеющиеся на концах боковых жилок гидатоды служат для выделения избытка влаги, когда воздух влажен и выделения через устьица недостаточны. У травянистых растений (арум, калла) есть водные устьи¬ца, выделяющие капельки воды, что способствует испаре¬нию, которые, как и «плач» монстеры, являются приспособ¬лением к условиям существования [7].
На примере комнатных растений, происходящих из тропи¬ческих лесов, можно показать сложную приспособленность организмов к жизни под пологом леса при недостаточном освещении. При этом надо обязательно обратить внимание учащихся на то, что характер таких приспособлений к одному и тому же неблагоприятному фактору среды у разных рас¬тений неодинаков. Учитель может подобрать соответствующие формы и на живых растениях наглядно продемонстрировать, что у одних растений (бегония, колеус) листья содержат крас¬ный и фиолетовый пигменты, способные улавливать слабый свет. У других (пестролистные драцены) по краям листовой пластинки имеется белая полоса, состоящая из специфических клеток, которые способны наподобие линз улавливать и ак¬кумулировать рассеянный свет. Третьи (кливия, аспидистра, фикус) в условиях недостаточного освещения способны образо¬вывать огромное количество зеленых пластид, отчего их листья имеют интенсивную темно-зеленую окраску. У лиан из этой зоны развились различные приспособления: присоски (гойя), усики (циссус) и другие, позволяющие им, цепляясь за ветви деревьев, подниматься на значительную высоту и выносить листья к свету.
На растениях из сухих мест учитель может продемон¬стрировать, как в результате естественного отбора, в условиях недостаточного увлажнения выживали формы, имеющие приспособления к наименьшему испарению воды, и что у раз¬ных форм такие приспособления неодинаковы. Это показывает, что процесс эволюции у них шел по различным направлениям. Так, у кактусов листья полностью редуцировались и превра¬тились в колючки, а их функции стали выполнять разрос¬шиеся мясистые зеленые стебли. У агавы и алоэ редуцирова¬лись стебли, а листья стали мясистыми и покрытыми кутику¬лой (в них содержится слизь, способная удерживать воду). У других растений (аспарагус) листовидные стебли сильно рассечены и превращены в кладодии, которые растение сбра¬сывает в условиях сильной засухи. У некоторых видов из класса однодольных (амариллис, зефирантес) листья в засуш¬ливое время отмирают, а питательные вещества они запасают в луковицах, сохраняющихся под землей. У многих растений сухих мест листья сильно опушены (сенполия) или имеют толстую кутикулу и восковой налет (гойя). При этом важно подчеркнуть, что все приспособления относительны, они полез¬ны организму только в тех условиях, в которых исторически возникли, а при изменении условий эти приспособления даже мешают развиваться растению. Поэтому так важно изучать и знать условия возделывания культурных растений, соответст¬вующие их биологии [3].
Так комнатные растения помогают учащимся усвоить сложный теоретический материал, самим увидеть результаты естественного отбора, убедиться в истинности научной инфор¬мации. А выявляя биологию комнатных растений из различ¬ных экологических групп, школьники понимают, как осу¬ществлять уход за растениями с учетом их происхождения и биологических особенностей, учитывать биологию культур¬ных растений при их выращивании в открытом и защищен¬ном грунте, чтобы получать наиболее высокие урожаи.
Приспособленность растений к перекрестному опылению можно показать на примуле, у которой пестики цветков длин¬нее тычинок, на арабидопсисе, у которого рыльца цветков созревают раньше тычинок и высовываются из околоцвет¬ника до распускания цветков.
Здесь уместно рассказать об опыте Ч. Дарвина с цикламе¬нами, описанном в книге «Действие перекрестного опыления в растительном мире». Дарвин опылил 10 цветков цикламена пыльцой тех же цветков, а другие 10 цветков - пыльцой другого цикламена. Цветки от перекрестного опыле¬ния дали 10 плодов-коробочек, в среднем по 34 семяни в каж¬дом. Цветки от самоопыления дали 8 плодов-коробочек, в сред¬нем по 13 семян в каждой. Семена от самоопыления и пе¬рекрестного опыления были высеяны порознь. Растения, вы¬росшие из семян от перекрестного опыления, были высотой на 5 см больше и зацвели на несколько недель раньше, чем растения, развившиеся из семян от самоопыления. В следую¬щем поколении растения от перекрестного опыления также по ряду показателей намного опережали растения, выросшие из семян от самоопыления. Так комнатные растения позволили Дарвину объяснить одно из важнейших явлений природы. Аналогичный опыт могут провести и учащиеся, желающие глубже изучать биологию.
Сложный для усвоения теоретический материал о диверген¬ции признаков, видообразовании и макроэволюции помогут учителю объяснить представители комнатных растений одно¬го рода или семейства. Он может показать, в каком направле¬нии шло формирование признаков, когда небольшие группы одной популяции или вида, попадая в необычные для них условия, изменялись под их влиянием. Новые условия способст¬вовали выявлению и закреплению новых мутаций и изменению направления естественного отбора, дивергенции признаков, что приводило к изменению генофонда популяций, к еще боль¬шему их обособлению, а затем к образованию новых попу¬ляций, видов и родов, приспособленных к новым условиям.
Для иллюстрации процессов экологического видообразова¬ния можно использовать комнатные растения из семейства амариллисовых - зефирантес и эухарис, родина которых Цент¬ральная и Южная Америка. На их примерах советуем пока¬зать влияние конкретных условий отдельных районов об¬ширного ареала этого семейства (экологические ниши) на дивергенцию признаков его родов.
Зефирантес - растение засушливых мест. У него узкие, покрытые кутикулой листья, сбрасываемые в сухое время года. Накопление питательных веществ, необходимых для отраста¬ния новых растений при благоприятных условиях, происходит в луковице; период цветения очень короткий.
Эухарис произрастает в пойме реки Амазонки, за что полу¬чил название амазонская лилия. У этого растения крупные, широколанцетные листья с множеством устьиц. В комнатных условиях он хорошо растет только при обязательном еже¬дневном опрыскивании, цветет крупными нежными цветками, имеет приятный аромат [4].
На примере амариллисовых можно также раскрыть суть географического видообразования и макроэволюции. Родиной амариллиса и кливии являются районы Южной Африки, от¬деленные от Центральной Америки Атлантическим океаном. Формирование признаков у этих растений шло обособленно от других родов семейства. Поэтому, с одной стороны, амарил¬лис и кливия имеют много общего с представителями других родов, но в то же время у них много отличного, что сформи¬ровалось под непосредственным влиянием сухого африкан¬ского климата и позволило отнести их к различным родам семейства.
Родина амариллиса - пустыня Карру. Это растение имеет крупные листья и 2-3 крупных цветка на высокой цве¬точной стрелке. В неблагоприятное время года амариллис сбрасывает листья, а питательные вещества сохраняет в луко¬вице, из которой в благоприятное время года отрастает новое растение.
Родиной кливии являются более влажные места западно¬го побережья юга Африки, отделенные от пустыни Карру Драконовыми горами. Кливия не образует луковицы, листья ее не опадают и имеют много устьиц. Она цветет долго и обиль¬но, образуя на высоком мясистом цветоносе до 12 розово-оранжевых цветков.
Для того чтобы наглядно показать, как изменение условий существования влияет на изменение биологических особеннос¬тей организма, полезно с учащимися провести опыт по прев¬ращению наземного комнатного растения традесканции в вод¬ное растение (опыт описан в книге Н.М. Верзилина «Путе¬шествие с комнатными растениями»). Окоренившиеся черенки традесканции надо посадить в почву, насыпанную в стеклянную банку, залить водой и закрыть стеклом. Два раза в день черенки опрыскивать водой в течение трех недель, а затем их можно пересадить в аквариум или в другую банку, на дно которой предварительно насыпать землю, прикрыв ее сверху слоем песка. Затем в аквариум налить воду. Традесканция будет жить под водой. Можно сразу пересадить традесканцию в аквариум или в высокую банку и в течение месяца под¬ливать воду, постепенно повышая ее уровень.
С помощью микроскопа можно сравнить изменения в строе¬нии старых и новых листьев на поперечных срезах, подсчи¬тать количество устьиц на кожице традесканции до погруже¬ния в воду и спустя месяц ее жизни в аквариуме [6] .
Комнатные растения всегда активно используют учителя для обобщения и закрепления изученного материала, для опроса учащихся. С этой целью рекомендуем заранее подго¬товить карточки-задания примерно следующего содержания:
1. Подобрать не менее 10 видов комнатных растений, иллюстрирующих различные типы наследственной изменчивос¬ти. Указать, какова роль этой изменчивости в эволюции и практической деятельности человека.
2. Описать не менее 10 видов комнатных растений, иллю¬стрирующих различные формы борьбы за существование. Ка¬кова их роль в процессе эволюции? Как человек исполь¬зует их в своей практической деятельности?
3. Сравнить несколько влаголюбивых и засухоустойчивых комнатных растений. Установить, в чем выражается их прис¬пособленность к среде обитания. Наблюдения отразить в таб¬лице (табл. 2).
Таблица 2
п/п Название растения Стебель Лист Соцветие Цветок Плоды, семена
Творческий учитель может подготовить карточки-задания с иным содержанием и использовать их для закрепления изу¬ченного материала и проверки знаний учащихся. Как пример предлагаем таблицу (табл. 3).
Таблица 3
п/п Название растения Наблюдаемые закономер¬ности Значение их для эволюции Возможности использования их в практической дея- тельности человека
Использование комнатных растений, несомненно, поможет учащимся лучше усвоить сложный многоплановый теорети¬ческий материал об основных факторах эволюции, понять ос¬новную сущность и значение естественного отбора как главной движущей силы эволюции, увидеть его результаты, лучше уяснить процесс эволюции органического мира на Земле.
1.2. Изучение особенностей развития органического мира
При изучении темы «Развитие органического ми¬ра» на комнатных растениях можно также пронаблюдать гомологичные, аналогичные и рудиментарные органы. Это позволит учащимся лучше понять процессы дивергенции, кон¬вергенции признаков и эволюции органического мира.
Гомологичными органами, имеющими общее происхожде¬ние и сходное строение, но выполняющими разные функции, являются, например, усики циссуса и колючки кактусов. Оба эти органа представляют собой видоизмененные листья, но выполняют разные функции: усики циссуса, цепляясь за опо¬ру, помогают растению выносить листья к свету, а колючки кактуса предохраняют растение от испарения и поедания жи¬вотными. К гомологичным органам относят также луковицы ряда представителей семейства амариллисовых (амариллиса, зефирантеса, кринума) и стебли кактусов - видоизмененные стебли. Однако функции луковиц амараллисовых - хранение запасов питательных веществ, что позволяет растениям пере¬жить неблагоприятные условия, а стебли кактусов ассимили¬руют органические вещества [4].
Аналогичными органами являются стебли кактусов и листья других комнатных растений. Они различны по проис¬хождению и строению, но выполняют одинаковую функцию - синтез органических веществ. К аналогичным органам отно¬сят также присоски плюща и усики циссуса. Эти органы оди¬наково служат для прикрепления растений к опоре. Но строе¬ние и происхождение у них разное: усики циссуса - это видоизмененные листья, а присоски плюща - видоизменен¬ные воздушные корни. На этих примерах важно показать, что аналогичные органы возникают у далеких в система¬тическом отношении организмов благодаря конвергенции - сходности признаков вследствие приспособленности этих ор¬ганизмов к сходному образу жизни.
Рудиментарными органами являются чешуйки на корне¬вищах аспидистры и папоротников, а также колючки на стеб¬лях кактусов. Наличие таких рудиментарных листьев слу¬жит важным доказательством исторического развития орга¬нического мира, утверждением, что когда-то у далеких пред¬ков этих растений органы были нормально развиты, но в процессе эволюции потеряли свое биологическое значение и сохра¬нились в виде рудиментов.
Наглядным подтверждением этого может служить неслож¬ный опыт по выращиванию новых растений одного из кактусов (удобнее использовать эпифиллюм) из семян. Этот опыт позволит также проследить связь между индивидуальным и историческим развитием организмов, выраженную в биоге¬нетическом законе Мюллера-Геккеля: каждая особь в своем индивидуальном развитии (онтогенезе) повторяет историческое развитие вида (филогенез).
Для выполнения опыта нужно взять просеянную листовую землю, смешать ее в равных количествах с промытым речным песком с примесью толченого древесного угля, насыпать в не¬большие плошки, высеять туда семена эпифиллюма, накрыть стеклом и содержать при температуре около 20° С до прораста¬ния их. Для предотвращения развития сорняков почву перед посевом надо прокалить или ошпарить кипятком. Учитывая, что наличие в поливной воде извести может задержать про¬растание семян, поливать эти посевы нужно дождевой или сне¬говой водой. Полив лучше проводить с помощью пульвериза¬тора, осторожно. Когда появляются всходы, учащиеся убеж¬даются, что эпифиллюм имеет две мясистые семядоли. Следо¬вательно, предки его имели листья, которые в процессе разви¬тия приспособлений к условиям существования у них редуци¬ровались, а их функции стали выполнять зеленые, сильно разросшиеся плоские или трехгранные стебли [9].
Закрепление и проверку знаний по изучаемому материалу этой темы советуем проводить по карточкам-заданиям. В эти карточки можно добавить вопросы, связанные с наличием у комнатных расте¬ний гомологичных, аналогичных и рудиментарных органов, а также с дивергенцией и конвергенцией биогенетического закона. Знания учащихся, закрепленные при помощи исполь¬зования комнатных растений, будут способствовать развитию их мыслительной деятельности, содействовать формированию у них диалектико-материалистического мировоззрения.
Исследуя тему «Химическая организация клет¬ки», учащиеся анализируют ферментативный характер хими¬ческих процессов, протекающих в клетке, наблюдают их в ходе программной лабораторной работы «Ферментативное расщеп¬ление пероксида водорода в клетках листа аквариумного рас¬тения элодеи». Учитель поясняет, что пероксид водорода об¬разуется в живых клетках при биологическом окислении, что в растительных клетках под действием фермента пероксидазы он быстро разлагается до кислорода и воды, предохраняя организм от отравления. Для этой лабораторной работы можно подготовить инструктивную карточку, например, следующего содержания:
1. Разрезать лист элодеи скальпелем или безопасной брит¬вой на 4 части и поместить каждую часть в отдельную про¬бирку. В одну из них прилить немного чистой воды, во вто¬рую - 96-градусного спирта, в третью - ледяной уксусной кислоты, в четвертую - воды, которую довести до кипения на пламени спиртовки.
2. После такой предварительной обработки каждый кусо¬чек листа элодеи пинцетом перенести на отдельное пред¬метное стекло; с помощью пипетки нанести на каждый из них несколько капель пероксида водорода и наблюдать, что произойдет с кусочками элодеи, записывая в табли¬цу (табл. 4).
Таблица 4
Наблюдаемое явление Варианты опыта
без обработки спирт (96°) уксусная кислота кипячение
3. Сделать вывод по опыту.
Аналогичные опыты можно выполнять, используя листья традесканции или пеларгонии. В этом случае одна группа школьников выполняет опыт с листьями элодеи, другая - с листьями традесканции, третья - с листьями пеларгонии. И результаты опыта станут еще более убедительными и обоснованными. Опыты позволят учащимся наглядно убедиться, что в живых клетках растений под действием пероксида водорода выделяются пузырьки кислорода, так как в них под действием фермента белка пероксидазы происходит расщепление перок¬сида водорода. В мертвых тканях, убитых спиртом, уксусной кислотой или нагреванием, в которых произошла денатурация белка и разрушен фермент, разложения пероксида водорода не происходило и кислород не выделялся [9].
В теме «Строение и функции клетки» программой предусмотрено проведение трех лабораторных работ. В них комнатные и аквариумные растения незаменимы.
Сравнительное описание животной и растительной клеток можно провести, используя для лабораторной работы листья элодеи:
1. На предметное стекло поместить лист элодеи. Капнуть на него водой и накрыть покровным стеклом.
2. Чайной ложкой (предварительно обеззараженной спир¬том) снять с внутренней стороны щеки немного слизи и помес¬тить на предметное стекло. Подкрасить ее разбавленными синими чернилами и накрыть покровным стеклом.
3. Рассмотреть препараты под световым микроскопом. При большом увеличении найти основные органоиды. Результаты наблюдений записать в таблицу (табл. 5).
Таблица 5
Тип клетки Цитоплазма Ядро Пластиды Оболочка
Растительная Животная
4. Сделайте вывод на основании наблюдений.
Эту работу можно продолжить и сравнить строение кле¬ток различных тканей одного и того же растения, рассмотрев под микроскопом и зарисовав клетки покровной ткани (эпи¬дермис листа), ассимиляционной ткани (разрез листа), меристематической ткани (конус нарастания корня), корневой волосок, клетки проводящих тканей. Такое сравнительное изучение позволит установить, в чем выражается специализация клеток, а также понять связь между их строением и выполняемыми функциями. Работу можно выполнять на любом комнатном растении. Она поможет учителю убедить старшеклассников в том, что основная закономерность эволюции тканевых кле¬ток - это приспособление к функционированию в составе еди¬ного многоклеточного организма [8].
Движение цитоплазмы в живых растительных клетках можно наблюдать в листьях элодеи, а в тех школах, где позволяют условия, и с другими растениями. Это сделает выводы более убедительными и обоснованными.
Для проведения лабораторной работы учитель готовит при¬мерно следующую инструктивную карточку:
1. Приготовить препарат листа элодеи или другого расте¬ния.
2. Рассмотреть препарат при большом увеличении микро¬скопа. Найти клетки, в которых заметно движение цитоплаз¬мы (для этого надо плавно передвигать препарат по пред¬метному столику, работать микровинтом и регулировать осве¬щение).
3. Если движение цитоплазмы не обнаружено, поместить препарат на несколько минут под настольную электрическую лампу в 60 Вт на расстоянии 20-30 см или подержать лист между пальцами руки, слегка сдавив его.
4. Зарисовать 2-3 клетки и указать их оболочку, цито¬плазму, ядро, хлоропласты.
5. Снять покровное стекло, нанести на препарат несколько капель 96-градусного спирта. Вновь накрыть покровным стек¬лом, рассмотреть препарат и отметить, какие произошли изме¬нения в движении цитоплазмы под действием спирта.
6. Сделать вывод по опыту.
|