ШКОЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ПРОЕКТ «ВЛИЯНИЕ АНТИБИОТИКОВ НА РОСТ КУЛЬТУРЫ AZOTOBACTER»
|
ВВЕДЕНИЕ 3
ГЛАВА 1. ПРОЕКТНАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ В ШКОЛЕ 7
1.1. Определение и значение проектной деятельности 7
1.2. Цели и задачи проектной деятельности в школе 13
1.3. Проектная деятельность в школах Пензенской области 14
ГЛАВА 2. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 18
2.1. Влияние антибиотиков на окружающую среду 18
2.2. Роль азотофиксирующих бактерий в природе 20
ГЛАВА 3. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 28
3.1. Оборудование и реактивы для проведения исследования 28
3.2. Описание методики проведения исследования 28
3.3. Методы измерения роста азотобактерий.
Колонеобразование 36
ГЛАВА 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 37
4.1. Результаты микробиологического исследования 38
4.2. Обсуждение результатов экспериментальной части 43
4.3. Обсуждение результатов образовательной части проекта 45
ВЫВОДЫ 47
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 49
ГЛАВА 1. ПРОЕКТНАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ В ШКОЛЕ 7
1.1. Определение и значение проектной деятельности 7
1.2. Цели и задачи проектной деятельности в школе 13
1.3. Проектная деятельность в школах Пензенской области 14
ГЛАВА 2. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 18
2.1. Влияние антибиотиков на окружающую среду 18
2.2. Роль азотофиксирующих бактерий в природе 20
ГЛАВА 3. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 28
3.1. Оборудование и реактивы для проведения исследования 28
3.2. Описание методики проведения исследования 28
3.3. Методы измерения роста азотобактерий.
Колонеобразование 36
ГЛАВА 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 37
4.1. Результаты микробиологического исследования 38
4.2. Обсуждение результатов экспериментальной части 43
4.3. Обсуждение результатов образовательной части проекта 45
ВЫВОДЫ 47
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 49
Работа школьного педагога сегодня уже невозможна без рассмотрения такого направления образовательной деятельности, как реализация различных видов учебных проектов на уроках и во внеурочное время.
Наиболее приемлемым путем повышения мотивации учащихся и улучшения эффективности учебной деятельности в основной школе, является включение учащихся в процесс проведения научных исследований и создания научных проектов. Особое внимание сегодня следует уделить исследовательским учебным проектам как одному из ведущих условий реализации основных идей вводимых образовательных стандартов общего образования.
Метод проектов является одним из интерактивных методов современного обучения и составной частью современного учебного процесса.
Учебный проект представляет собой такое организованное взаимодействие всех субъектов образовательного процесса, при котором обучающиеся приобретают знания в процессе планирования и выполнения постоянно усложняющихся практических заданий, связанных с достижением определенного (запланированного) результата. Данный метод активно работает над развитием критического и творческого мышления учащихся, умением работать с информацией (основной, дополнительной, оперативной). А это в свою очередь в полной мере соответствует основной задаче современной школы - воспитанию социально активной личности, способной к самообразованию и самоорганизации.
Процесс поисковой познавательной деятельности носит название - учебное исследование. Данный процесс направлен на получение учащимися новых знаний и их последующее использование для решения творческой задачи с заранее неизвестным для ученика результатом. Исследовательская
деятельность строится на основе правил и в логике научного исследования, что важно для того, чтобы учащийся понимал, что успех в большей части зависит от его умения правильно организовать структуру, хронологию, соблюдая требования каждого этапа. В то же время самостоятельная творческая деятельность, предполагающая достаточно высокую степень свободы в процессе реализации запланированного результата, что может стать привлекательной для ученика, так как позволяет реализовать его внутренние познавательные запросы и мотивы [30].
Примером научных исследований школьников могут служить исследования по микробиологии, которые могут носить междисциплинарный характер.
Проведя детальный анализ школьных учебников биологии, можно сказать, что рассматриваемые в них темы посвященные бактериям довольно фрагментарны. Учебники для 6-7 классов содержат лишь описательный материал, но не раскрывает роли бактерий и других микроорганизмов в жизни человека. В учебниках для 8 класса детально рассмотрены лишь прокариоты, которые вызывают заболевания человека и животного. Информация о болезнетворных бактериях представлена тремя компонентами - сведениями по микробиологии, эпидемиологии, иммунологии, объединенных идеей важности профилактики инфекционных заболеваний для сохранения здоровья. Курс общей биологии представлен, в основном, материалами о строении клеток про- и эукариот, процессах их жизнедеятельности, роли микроорганизмов в экосистемах, круговоротах химических элементов, происхождении и развитии жизни на Земле, которые служат основой для понимания механизмов биотехнологии и эволюции. [41].
Поэтому, для успешного изучения и формирования целостного представления о прокариотах необходимо определить методические условия или факторы, способствующие успешности учебной деятельности. Можно рекомендовать проведение научно-исследовательских работ, которые позволят расширить знания школьников о бактериях, их роли в природе, 4
жизни человека и собственной деятельности; возбудителях заболеваний растений, животных и человека, также об антибактериальных препаратах их значении и проблеме антибиотикорезистентности, как о глобальной проблеме XXI века. В литературных источниках имеются сведения о том, что природные непатогенные прокариоты имеют устойчивость к антибиотикам. В том числе, спонтанной антибиотикорезистентностью, вызываемой изменчивостью бактериапьного генома.
Цель работы: Изучить влияния антибиотиков на рост культуры Azotobacter, как пример научно-исследовательского проекта в школе...
Наиболее приемлемым путем повышения мотивации учащихся и улучшения эффективности учебной деятельности в основной школе, является включение учащихся в процесс проведения научных исследований и создания научных проектов. Особое внимание сегодня следует уделить исследовательским учебным проектам как одному из ведущих условий реализации основных идей вводимых образовательных стандартов общего образования.
Метод проектов является одним из интерактивных методов современного обучения и составной частью современного учебного процесса.
Учебный проект представляет собой такое организованное взаимодействие всех субъектов образовательного процесса, при котором обучающиеся приобретают знания в процессе планирования и выполнения постоянно усложняющихся практических заданий, связанных с достижением определенного (запланированного) результата. Данный метод активно работает над развитием критического и творческого мышления учащихся, умением работать с информацией (основной, дополнительной, оперативной). А это в свою очередь в полной мере соответствует основной задаче современной школы - воспитанию социально активной личности, способной к самообразованию и самоорганизации.
Процесс поисковой познавательной деятельности носит название - учебное исследование. Данный процесс направлен на получение учащимися новых знаний и их последующее использование для решения творческой задачи с заранее неизвестным для ученика результатом. Исследовательская
деятельность строится на основе правил и в логике научного исследования, что важно для того, чтобы учащийся понимал, что успех в большей части зависит от его умения правильно организовать структуру, хронологию, соблюдая требования каждого этапа. В то же время самостоятельная творческая деятельность, предполагающая достаточно высокую степень свободы в процессе реализации запланированного результата, что может стать привлекательной для ученика, так как позволяет реализовать его внутренние познавательные запросы и мотивы [30].
Примером научных исследований школьников могут служить исследования по микробиологии, которые могут носить междисциплинарный характер.
Проведя детальный анализ школьных учебников биологии, можно сказать, что рассматриваемые в них темы посвященные бактериям довольно фрагментарны. Учебники для 6-7 классов содержат лишь описательный материал, но не раскрывает роли бактерий и других микроорганизмов в жизни человека. В учебниках для 8 класса детально рассмотрены лишь прокариоты, которые вызывают заболевания человека и животного. Информация о болезнетворных бактериях представлена тремя компонентами - сведениями по микробиологии, эпидемиологии, иммунологии, объединенных идеей важности профилактики инфекционных заболеваний для сохранения здоровья. Курс общей биологии представлен, в основном, материалами о строении клеток про- и эукариот, процессах их жизнедеятельности, роли микроорганизмов в экосистемах, круговоротах химических элементов, происхождении и развитии жизни на Земле, которые служат основой для понимания механизмов биотехнологии и эволюции. [41].
Поэтому, для успешного изучения и формирования целостного представления о прокариотах необходимо определить методические условия или факторы, способствующие успешности учебной деятельности. Можно рекомендовать проведение научно-исследовательских работ, которые позволят расширить знания школьников о бактериях, их роли в природе, 4
жизни человека и собственной деятельности; возбудителях заболеваний растений, животных и человека, также об антибактериальных препаратах их значении и проблеме антибиотикорезистентности, как о глобальной проблеме XXI века. В литературных источниках имеются сведения о том, что природные непатогенные прокариоты имеют устойчивость к антибиотикам. В том числе, спонтанной антибиотикорезистентностью, вызываемой изменчивостью бактериапьного генома.
Цель работы: Изучить влияния антибиотиков на рост культуры Azotobacter, как пример научно-исследовательского проекта в школе...
1. Проектный метод в школе является одним из лучших методов обучения, он позволяет школьникам приобретать практический опыт, основанный на применении теоретических знаний в практической деятельности. Служит для обучения планированию, формирования навыков сбора и обработки информации, помогает развивать умение анализировать (креативность, критическое мышление) А так формирует позитивное отношения к окружающей среде и научное мировоззрение.
2. На сегодняшний день бесконтрольное применение антибиотиков, привело к возникновению и распространению устойчивости к антибиотикам. Данная ситуация актуальна для всего мира. Причины роста устойчивости микроорганизмов к антибактериальным препаратам обусловлены множеством факторов: естественным процессом эволюции бактерий, необоснованностью использования фармацевтических антибиотиков и их широкой доступностью для человека, а также использованием в сельском хозяйстве. К настоящему времени недостаточно исследовано воздействие антибактериальных препаратов различных групп на структурное, функциональное, генетическое разнообразие и обилие почвенных микроорганизмов, а также на осуществляемые ими процессы.
3. Свободно живущие бактерии рода Azotobacter являются аэробами, живущими в почве и способны в результате процесса азотфиксации переводить газообразный азот в растворимую форму, доступную для усвоения растениями. Азотобактер может служить индикатором степени окультуренности почвы. Наличие азотобактера в почве оказывает значительное влияние на сельское хозяйство, их применяют в качестве биоудобрений.
4. В процессе проведения исследований учащиеся познакомились с разделом биологии, который изучает микроскопические организмы - микробиология. Подробно изучили методы, которыми пользуется данная наука для исследований: метод биологических проб, культивирование, микроскопирование. Познакомились с разнообразием бактерий, их классификацией, которая включает в себя: различия окраски по Граму (грамположительные и грамотрицательные); по отношению к кислороду (аэробные, анаэробные); по форме (палочки, кокки, спирохеты и др.). Изучили строение бактериальной клетки азотобактерий, рассмотрели клеточную стенку, нуклеоид, цитоплазму, жгутики. Так же рассмотрели значительную роль азотофиксирующих бактерий в регуляции круговорота биогенных элементов (азота), их применение в качестве биоудобрений в сельском хозяйстве и др.
5. В ходе экспериментальной части были проведены опыты по выращиванию азотобактера на разных почвах, которые показали, что содержание азотобактерий в почве с клумбы возле больницы КИМ немного больше (70,3 %), чем у дороги (54,3 %) и у заправочной станции (59,3 %). Проверка значимости результатов дисперсионного анализа показывает, что нулевая гипотеза отвергается и влияние исследуемого фактора можно считать доказанным, так как P-Значение < 0,05, а критерий Фишера значим. Таким образом, имеются статистически значимые существенные различия по количеству колоний азотобактера на различных почвах. Это можно объяснить тем, что техногенная нагрузка не способствует развитию азотобактерий в почве. Наименьший рост свобод ножи вущих азатофиксирующих бактерий наблюдается в местах с активным движением транспорта и загрязнениями тяжелыми металлами и горюче-смазочными материалами.
Влияние антибиотиков на свободноживущие азотофиксирующие бактерии не выявлено, причем нет различия в типах антибиотиков и их концентрациях.
2. На сегодняшний день бесконтрольное применение антибиотиков, привело к возникновению и распространению устойчивости к антибиотикам. Данная ситуация актуальна для всего мира. Причины роста устойчивости микроорганизмов к антибактериальным препаратам обусловлены множеством факторов: естественным процессом эволюции бактерий, необоснованностью использования фармацевтических антибиотиков и их широкой доступностью для человека, а также использованием в сельском хозяйстве. К настоящему времени недостаточно исследовано воздействие антибактериальных препаратов различных групп на структурное, функциональное, генетическое разнообразие и обилие почвенных микроорганизмов, а также на осуществляемые ими процессы.
3. Свободно живущие бактерии рода Azotobacter являются аэробами, живущими в почве и способны в результате процесса азотфиксации переводить газообразный азот в растворимую форму, доступную для усвоения растениями. Азотобактер может служить индикатором степени окультуренности почвы. Наличие азотобактера в почве оказывает значительное влияние на сельское хозяйство, их применяют в качестве биоудобрений.
4. В процессе проведения исследований учащиеся познакомились с разделом биологии, который изучает микроскопические организмы - микробиология. Подробно изучили методы, которыми пользуется данная наука для исследований: метод биологических проб, культивирование, микроскопирование. Познакомились с разнообразием бактерий, их классификацией, которая включает в себя: различия окраски по Граму (грамположительные и грамотрицательные); по отношению к кислороду (аэробные, анаэробные); по форме (палочки, кокки, спирохеты и др.). Изучили строение бактериальной клетки азотобактерий, рассмотрели клеточную стенку, нуклеоид, цитоплазму, жгутики. Так же рассмотрели значительную роль азотофиксирующих бактерий в регуляции круговорота биогенных элементов (азота), их применение в качестве биоудобрений в сельском хозяйстве и др.
5. В ходе экспериментальной части были проведены опыты по выращиванию азотобактера на разных почвах, которые показали, что содержание азотобактерий в почве с клумбы возле больницы КИМ немного больше (70,3 %), чем у дороги (54,3 %) и у заправочной станции (59,3 %). Проверка значимости результатов дисперсионного анализа показывает, что нулевая гипотеза отвергается и влияние исследуемого фактора можно считать доказанным, так как P-Значение < 0,05, а критерий Фишера значим. Таким образом, имеются статистически значимые существенные различия по количеству колоний азотобактера на различных почвах. Это можно объяснить тем, что техногенная нагрузка не способствует развитию азотобактерий в почве. Наименьший рост свобод ножи вущих азатофиксирующих бактерий наблюдается в местах с активным движением транспорта и загрязнениями тяжелыми металлами и горюче-смазочными материалами.
Влияние антибиотиков на свободноживущие азотофиксирующие бактерии не выявлено, причем нет различия в типах антибиотиков и их концентрациях.
