Информационные технологии на уроках биологии

Цели:

Образовательные:

• Формирование у учащихся знаний о гибридологическом методе как основном методе изучения наследственности, моногибридном скрещивании, законах единообразия гибридов первого поколения и расщепления, правиле чистоты гамет, цитологических основах закономерностей наследования при моногибридном скрещивании
• Формирование умений составлять схемы скрещивания при решении генетических задач, использовать генетическую символику

Воспитательные:

• Воспитание всесторонне развитой компетентной личности через использование знаний основных понятий генетики для объяснения законов, открытых Г. Менделем
• Содействие формированию научного мировоззрения на основе познаваемости и общности законов живой природы

Развивающие:

• Развитие общеучебных умений и навыков – работы с текстом, анализа и синтеза информации, составление плана
• Развитие познавательного интереса учащихся к изучению проблем генетики

Оборудование:

Компьютер, экран, проектор

Тип урока по основной образовательной цели:

урок изучения нового материала с использованием презентации, которая подготовлена в программе Microsoft Power Point (приложение №1) и видеофрагмента с дикторским текстом из УМК “Виртуальная школа Кирилла и Мефодия 2003-медиатека”. Основные опopные моменты урока появляются на экране с помощью мультимедиа проектора.

Ход урока:

I. Организационный момент.

II. Актуализация опopных знаний учащихся:

В ходе фронтальной беседы по вопросам (слайд №3) осуществляю проверку знаний учащихся по усвоению основных генетических понятий, изучаемых в курсе 9-го класса, и готовность к восприятию нового материала.

III. Изучение нового материала:

• Вступительное слово учителя о рождении науки генетики:

Да, действительно, на формирование фенотипа влияет генотип и факторы окружающей среды. Ещё в глубокой древности человек стал подмечать, что потомство похоже на родителей. Уже тогда люди старались получать, например, телят от самой удойной коровы, сеять семена растений, давших самый высокий урожай. Люди понимали, что в потомстве сочетаются признаки предков. Это нашло отражение даже в пословицах: “От худого семени не жди доброго племени”.

Но закономерности, по которым те или иные признаки передаются потомкам оставались “тайной за семью печатями”. Среди учёных в середине XIXв. прочно утвердилось мнение: “Закон наследственности заключается в том, что никакого закона наследственности нет”. Поколeбaть устоявшееся убеждение первым решился Г. Мендель – монах и ботаник-любитель из Брно. После ряда опытов, кропотливых, но гениально точных Мендель сформулировал свои знаменитые законы (слайд №4) - 1865г. в статье “Опыты над растительными гибридами”. В этой публикации он обобщил результаты многолетней работы. В ней были изложены основные закономерности наследования признаков, которые легли в основу современной генетики. Однако работы Менделя опередили своё время; они были оценены по достоинству только через 35 лет.

(слайд №4) 1900г. – три учёных из разных стран голландец Г. де Фриз, немец К. Корренс, австриец Э. Чермак независимо друг от друга на разных объектах переоткрыли законы Менделя. Результаты работ этих учёных доказали правильность закономерностей, установленных в своё время Г. Менделем. Они честно признали его первенство в этом вопросе и присвоили этим закономерностям имя Менделя.

1900г. – официальная дата рождения науки генетики.

• Постановка проблемного вопроса (слайд №5):

Почему Г. Мендель, не будучи биологом, и работая в одиночку, открыл законы наследственности, хотя до него это пытались сделать многие талантливые учёные?

• Формулировка темы и постановка целей урока (слайд №1,2).
• Сообщение учащегося о биографии Г. Менделя (портрет учёного - слайд №5):

Грегор Мендель родился 22 июля 1822г. в семье крестьянина в небольшой деревушке на территории современной Чехии, а тогда Австрийской империи. Мальчик отличался незаурядными способностями, и оценки в школе ему выставлялись лишь превосходные. Родители мечтали вывести своего сына “в люди”, дать ему хорошее образование. Иоганн окончил гимназию, затем двухгодичные философские курсы.

В 1843г. Мендель поступил в монастырь августинцев в г. Брно, где принял духовный сан. Позже он отправился в Вену, где провёл два года, изучая в университете естественную историю и математику, после чего в 1853г. вернулся в монастырь. Такой выбор предметов, несомненно, оказал существенное влияние на его последующие работы по наследованию признаков у гороха. А ещё раньше Мендель скрещивал мышей, наблюдал, какое получалось потомство. Быть может, сложись судьба иначе, оппоненты позднее называли бы законы Менделя не “гороховыми” а “мышиными”? Будучи в Вене, Мендель заинтересовался процессом гибридизации у растений и в, частности, разными типами гибридных потомков и их статистическими соотношениями. Эти проблемы и явились предметом научных исследований Менделя, которые он начал летом 1856г.

• Обобщение учителя по выбору Менделем объекта для опытов:

Действительно, успехи, достигнутые Менделем, частично обусловлены удачным выбором объекта для экспериментов – гороха огородного (слайд №6). Другие учёные работали с ястребинкой, а этому растению свойственны отклонения от нормального пoлoвoго процесса, о чём ботаники XIXв. не знали. Мендель избежал этой западни. Он потратил несколько лет, чтобы выбрать организм, с которым ему предстояло работать, и решить какие признаки этого организма следует изучать.

• Самостоятельная работа учащихся с учебником и тетрадью:

Используя стр.142 учебника (1 абзац) учащиеся самостоятельно выясняют преимущества гороха огородного как объекта для опытов.

• Проверка выполнения самостоятельной работы, пояснения и дополнения учителя (слайд №6):

- Легко выращивать, имеет короткий период развития – в условиях Чехии можно получить несколько поколений за один год.
- Имеет многочисленное потомство.
- Много сортов, чётко различающихся по ряду признаков. Сорта гороха отличаются друг от друга хорошо выраженными наследственными признаками.
- Самоопыляющееся растение – растение происходит внутри одного цветка. Его репродуктивные органы защищены от проникновения пыльцы с цветков другого растения.
- Возможно искусственное скрещивание сортов. Горох – строгий самоопылитель, но возможно удаление тычинок и перенос пыльцы от растений другого сорта с целью получения гибридных семян. Гибриды плодовиты, что позволяет следить за ходом наследования признаков в поколениях.

• Ознакомление учащихся с альтернативными признаками гороха, объяснение учителя:

Избрав в качестве экспериментального объекта горох, Мендель ещё потратил два года на предварительные опыты, чтобы найти чистые сорта с различными наследственными признаками. В конце концов, он выбрал для длительного изучения семь признаков, каждый из которых встречается у разных сортов гороха в двух чётко различающихся формах (слайд №7,8).

• В процессе эвристической беседы с опорой на знания учащихся устанавливаем сущность гибридологического метода как основного метода генетики (слайд №9):

Г. Мендель поставил перед собой цель выяснить правила наследования отдельных признаков гороха. Эту работу он проводил в течение 8 лет, изучив за это время более 10000 растений гороха. В своих работах он использовал гибридологический метод исследования. Метод предполагает изучение признаков родительских форм, проявляющихся в ряду поколений у потомства, полученного путем скрещивания (гибридизации). Поскольку потомков от таких скрещиваний называют гибридами, то и метод получил название гибридологического. Суть метода заключается в:

- скрещивании (гибридизации) организмов отличающихся друг от друга по одному или нескольким признакам
- анализе хаpaктера проявления этих признаков у потомков (гибридов).

• Подведение итогов первой части урока – ответ на проблемный вопрос (в процессе самостоятельной работы с учебником стр.141- 3 абзаца, эвристической беседы и фиксировании тезисов в тетради):

Многие видные ботаники в то время пытались понять, как генетическая информация передаётся у растений от родителей потомкам. Однако все их попытки получить ответ на этот вопрос оказались неудачными, тогда как опыты Менделя позволили ему сформулировать законы наследственности. Как мог Мендель, работая в одиночку, увидеть то, чего не могли разглядеть его современники, тесно связанные с научным миром? Удачу Менделя определило стечение ряда обстоятельств. Ставя опыты, Мендель придерживался ряда правил (слайд №10):

- Использовал для экспериментов чистые линии, т.е. растения, в потомстве которых при самоопылении, не наблюдалось расщепления по изучаемому признаку.
- Ставил одновременно опыты с несколькими родительскими парами, чтобы больше получить экспериментального материала.

- Наблюдал за наследованием малого количества признаков. Наблюдал наследование многообразных признаков не сразу в совокупности, а лишь одной пары (или небольшого их числа пар) альтернативных признаков.

- Вёл строгий количественный учёт потомков. В своё время Мендель изучал математику и теорию вероятности. Поэтому он понимал, что при оценке результатов скрещиваний нужно оперировать большими числами. Математически обработанные данные позволили установить количественные закономерности в передаче изучаемых признаков.

- Ввёл буквенные обозначения наследственных факторов (генов) для удобства оформления записей, что позволило ему легко объяснять полученные результаты.

- Предложил парность определения каждого признака, т. е. признак определяется парой “наследственных факторов”. При образовании пoлoвых клеток в каждую из них попадает только один из пары “наследственных факторов”. В те годы, когда Мендель ставил свои опыты, о генах, хромосомах, митозе и мейозе не было известно ничего. Впоследствии было доказано, что в пoлoвую клетку действительно попадает одна из каждой пары гомологичных хромосом после редукционного деления мейоза.

• Формулировка промежуточного вывода:

Следуя этим правилам, удачно выбрав объект (горох огородный) для экспериментов и признаки для изучения, используя гибридологический метод, Мендель открыл законы наследственности.

• Повторение генетической символики с использованием слайда №11.
• Введение термина “моногибридное скрещивание” в процессе фронтальной беседы:

Опыты Менделя были тщательно продуманы. Свои исследования он начал с изучения закономерностей наследования всего лишь одной пары альтернативных признаков (слайд №12). При таком скрещивании прослеживаются закономерности наследования только двух вариантов признака (например, высокий и низкий рост растения, жёлтая и зелёная окраска семени), а все остальные признаки организма во внимание не принимаются. Далее учащиеся выдвигают свои предположения, что можно понимать под “моногибридным скрещиванием”. Затем даём определение - скрещивание двух организмов отличающихся друг от друга по одной паре альтернативных признаков.

• Изучение закономерностей наследования признаков, установленных Г.Менделем при моногибридном скрещивании в процессе просмотра видеофрагмента с дикторским текстом, иллюстрирующего I, II законы и их цитологические основы.

IV. Закрепление

• Проверка осмысления нового материала учащимися и его упорядочивания в ходе эвристической беседы:

Используя схему скрещивания и название I закона Менделя – доминирования (доминирование – явление преобладания признака) или единообразия гибридов первого поколения (слайд №13) прошу соотнести схему и название закона и сформулировать сам закон (формулировки закона на экране нет). В процессе совместной работы – наводящих вопросов, дополнений, уточнений, исправлений, обобщений – формулируем закон:

- При скрещивании двух гомозиготных организмов отличающихся друг от друга одним признаком, всё первое поколение будет нести признак одного из родителей, и поколение по данному признаку будет единообразным.

Таким же образом поступаю (слайд №14), добиваясь осмысления учащимися II закона – расщепления (расщепление – явление, при котором часть особей будет иметь доминантный, а часть – рецессивный признак) и умения его формулировать:

- При скрещивании двух потомков (гибридов) первого поколения между собой во втором поколении наблюдается расщепление, и снова появляются особи с рецессивными признаками; эти особи составляют одну четвёртую часть от всего числа потомков второго поколения.

Напоминаю учащимся, что в те годы, когда Мендель ставил свои опыты, о генах, хромосомах, митозе и мейозе не было известно ничего. Для объяснения наследования признаков Мендель предложил парность определения каждого признака и неизменяемость их при передаче из поколения в поколение. И далее, анализируя схему образования гамет (слайд №15) выясняем, что для объяснения наследования признаков потомками Мендель предложил гипотезу чистоты гамет - при образовании гамет в каждую из них попадает только один из двух “элементов наследственности” (аллельных генов), отвечающих за данный признак.

Используя схему (слайд №16), по наводящим вопросам учителя объясняем с позиций современной науки закономерности наследования признаков при моногибридном скрещивании, установленные Г. Менделем. Учащихся подвожу к следующим выводам:

- Родительские особи по генотипу гомозиготны - АА, аа.
- В гаметах, образующихся в результате мейоза, присутствует по одному гену – А или а.
- F_1, образовавшееся при слиянии гамет единообразно по фенотипу (несёт доминантный признак) и генотипу – гетерозиготы (Аа).
- Гетерозиготное гибридное потомство при самоопылении в результате мейоза образует гаметы двух типов – А,а.

- F₂ , образовавшееся в результате случайного сочетания гамет будет иметь генотипы – АА (гомозигота по доминантному признаку), Аа, Аа (две гетерозиготы), аа (гомозигота по рецессивному признаку). По фенотипу АА, 2Аа – несут доминантный признак, аа – рецессивный (1/4). Американский учёный Пеннет предложил заносить результаты опыта в таблицу, чтобы легче понять, как будут происходить комбинации признаков при скрещивании (решётка Пеннета).

- В F₂ расщепление по фенотипу 3 : 1, по генотипу 1 : 2 : 1.

• Организация работы учащихся по выработке умений и навыков решения генетических задач с использованием генетической символики:

Для активизации познавательной деятельности учащихся, повышения уровня осмысления изученного материала решаем генетическую задачу (слайд №17):

1. Какой рост (высокий или низкий) у гороха доминирует?
2. Каковы генотипы родителей (Р), гибридов первого (F₁) и второго (F₂) поколений?
3. Какие генетические закономерности, открытые Менделем, проявляются при такой гибридизации?

Далее фронтально решаем и учимся оформлять решения генетических задач (слайд №18):

(слайд №19) – отвечаем на третий вопрос задачи:

3. Закон доминирования (единообразия F₁) – гибриды F₁ все высокого

роста, поэтому высокий рост – доминантен.

Закон расщепления – 1/4 потомков F₂ по фенотипу и генотипу имеет низкий рост (рецессивный признак).

Гипотеза чистоты гамет – каждая гамета несёт только один из аллельных генов высоты растения.

Закрепление нового материала с использованием генетической терминологии в процессе фронтальной беседы (слайд № 20).

V. Домашнее задание (слайд №21):

• § – 38, 39;
• Решите задачу (оформите в тетради, используя генетическую символику):

Известно, что у кролика чёрная пигментация шерсти доминирует над альбинизмом (отсутствие пигмента, белая шерсть и красные глаза). Какая окраска шерсти будет у гибридов первого поколения, полученного в скрещивания гетерозиготного чёрного кролика с альбиносом?

VI. Подведение итогов работы и рефлексия:

Индивидуальная проверка изученного на уроке материала по вопросам (слайд№22), с последующей взаимопроверкой (слайд №23).

Подведение итогов работы за урок. Оценивание учащихся.

Литература:

1. Болгова И.В. “Сборник задач по общей биологии для поступающих в ВУЗы”, М., “Мир и Образование”, 2005г.
2. Каменский А.А., Криксунов Е.А., Пасечник В.В. “Биология. Введение в общую биологию и экологию”, 9 класс, Дрофа, М., 2005г.
3. Пепеляева О.А., Сунцова И.В., “Поурочные разработки по общей биологии”, 9 класс, М., “ВАКО”, 2006г.