ВВЕДЕНИЕ 3
ГЛАВА 1. БИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕМБРАНЫ КЛЕТКИ 7
1.1. Строение биологической мембраны клетки 8
1.2. Мембранный транспорт клетки 12
1.2.1. Пассивный мембранный транспорт 13
1.2.2. Активный мембранный транспорт 14
1.2.3. Везикулярный транспорт веществ 17
ГЛАВА 2. УЧЕБНИК, КАК ВЕДУЩЕЕ СРЕДСТВО
ОБУЧЕНИЯ В БИОЛОГИИ 20
2.1. Структура учебника по биологии 20
2.2. Приёмы работы с учебником биологии на уроках 22
2.3. Сравнительный анализ темы «Транспорт веществ через биологические
мембраны», представленный в школьных учебниках 24
ГЛАВА 3. ПРОГРАММА ЭЛЕКТИВНОГО КУРСА
«ПОВЕРХНОСТНЫЙ АППАРАТ КЛЕТКИ» ДЛЯ 10 КЛАССА 36
3.1. Пояснительная записка 38
3.2. Основные требования к знаниям и умениям учащихся 40
3.3. Объем, структура и содержание курса 42
3.4. Тематическое планирование 44
ГЛАВА 4. МЕТОДИЧЕСКИЕ РАЗРАБОТКИ К РАЗДЕЛУ
«ТРАНСПОРТ ВЕЩЕСТВ ЧЕРЕЗ БИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕМБРАНЫ» 48
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 96
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 102
ПРИЛОЖЕНИЕ 107
Основные задачи современного школьного курса биологии - дать элементарные, но научные и систематические сведения о природе. Биология - один из ключевых предметов сегодняшнего дня. Биология изучает все проявления жизни: строение, функции, развитие и происхождение живых организмов, их взаимоотношения в природных сообществах со средой обитания и с другими живыми организмами. Поэтому учителю стоит стремиться подходить к объяснению материала очень грамотно, указывать взаимосвязь объектов, устанавливать причинно-следственную связь и главное важность и значимость этого предмета в жизни школьника.
Содержание образования подробно раскрывается в учебной литературе (учебники, справочники, книги для дополнительного чтения, атласы, карты, сборники задач и упражнений, тетради на печатной основе и т. д.). От качества учебной литературы зависит результативность обучения. Основным видом учебной литературы является учебник. Он отражает теорию и методику обучения, тот круг знаний, умений и навыков, общей культуры и опыта деятельности человека, которые обеспечивают формирование духовной сущности детской личности [31]. В учебнике систематически излагаются основы знаний в определенной области на уровне современных достижений науки и культуры. Учебник выступает важнейшим средством обучения [38].
Написанием учебников для общеобразовательных учреждений занимаются в основном ученые-методисты. В их задачи входит создание оригинальной структуры учебника, отбор материала, изложение знаний в логичной и доступной форме, формулирование заданий и вопросов для проверки знаний и т.д. При этом соответствие содержания учебника современным научным знаниям иногда отходит на второй план.
Проанализировав, школьные учебники и программы по биологии рекомендованные министерством образования мы убедились, что в настоящее время на изучение отдельных тем в школьном курсе биологии выделяют недостаточно количества часов. Так, например, тема «Биологические мембраны и ее функции» изучается в рамках одного комбинированного урока, где не всегда дается четкое представление о самой структуре и ее функциях. Стоит отметить, что транспортная функция мембран раскрывается не полностью, в единичных учебниках рассматривается активный и пассивный транспорт веществ через биологическую мембрану, хотя именно мембраны и мембранный транспорт обеспечивают поддержание постоянства внутренней среды как в одноклеточных, так и в многоклеточных организмах.
В связи с этим, предлагаем разработку элективного курса «Поверхностный аппарат клетки», который углубляет базовые знания по биологии. Он предназначен для учащихся 10-х классов профильного обучения общеобразовательной школы, а также учащихся, проявляющих интерес к цитологии и биологии. Данный курс позволит сформировать у учащихся полное представление о структурной организации и функционировании биологических мембран, в частности транспортной функции и её роли в жизнедеятельности организмов. Также познакомит школьников с историей открытия биологических мембран, основными методами исследования; наукой «Мембранология» и ее развитием; искусственными мембранами: использование в качестве модельных систем.
Поскольку одна из основных задач, сформулированных в концепции модернизации российского образования это - разработка системы профильного обучения в старших классах общеобразовательной школы. То профильное обучение должно обеспечить углубленную подготовку старшеклассников по выбранным ими дисциплинам [23].
Профильное обучение в 10—11 классах формирует связь между школой и учебным заведением, в котором сегодняшний школьник продолжит обучение по выбранной специальности, поэтому при проведении занятий по элективным курсам возможно использование вузовских форм учебной деятельности: лекций, семинаров, собеседований, зачетов. Фактически в старших классах формируются профессиональные склонности и интересы современного школьника. И элективным курсам принадлежит в этом процессе ведущая роль [40].
В результате хотелось бы, чтобы по мере изучения курса учащимися сформировались элементарные знаний о транспортных систем клетки, которые составляет основу физиологических процессов живых организмов. Все процессы транспорта веществ и энергии, которые обеспечивают жизнедеятельность любого организма, поддерживают избирательное концентрирование необходимых для жизнедеятельности ионов и веществ в клетке.
Цель - методика изучения транспорта веществ через биологические мембраны в школе.
Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи:
1. Изучить теоретический материал по строению и функционированию клеточной мембраны.
2. Проанализировать данную тему в школьных учебниках по биологии, рекомендованные министерством образования.
3. Разработать программу элективного курса по биологии «Поверхностный аппарат клетки» для 10 класса.
4. Составить методические разработки к разделу «Транспорт веществ через биологические мембраны».
5. Подготовить и апробировать урок в рамках элективного курса.
Объект: особенности изучения на уроках биологии транспорта веществ через биологические мембраны.
Предмет: методика изучения в школе транспорта веществ через биологические мембраны.
Для решения поставленных задач использовались следующие методы исследования: теоретического познания - анализ школьных учебников, программ по проблеме исследования; синтез и обобщение данных, полученных в ходе исследования в виде таблицы; эмпирического познания: анализ продуктов деятельности.
Теоретическая значимость исследования состоит в том, что разработан и теоретически обоснован элективный курс по биологии «Поверхностный аппарат клетки» для 10 класса. Практическая значимость заключается в том, что разработанный элективный курс по биологии для учащихся профильного уровня может найти применение в практике учителей, а также при подготовке школьников в вуз.
Для подтверждения теоретической части, нами был разработан и проведен урок в рамках педагогической практики в 10 классе МАОУ Гимназии 47, г. Екатеринбург (см. прил., рис.11-17).
По материалам выпускной квалификационной работы опубликовано две статьи (см. прил., рис. 22,23):
1. Зайцева Н.В. Особенности изучения в школе транспорта веществ через
биологические мембраны // Современные исследования природных и социальных систем. Инновационные процессы и проблемы развития естественнонаучного образования: материалы Международной научнопрактической конференции, посвященной 80-летию Географо
биологического факультета УрГПУ, 17-18 ноября 2016 г. Екатерибург // ред. Янцер О.В., Ванюкова Т.В., Иванова Ю.Р.: ФГБОУ ВО «УрГПУ». - Екатеринбург, 2016. - 403с.
2. Зайцева Н.В. Методика изучения в школе переноса веществ через элементарные клеточные мембраны // Урал: природа, история, культура: материалы Межрегиональной молодёжной научно-практической конференции, проходящей в рамках Большого географического фестиваля «Моя Земля», 21 марта 2017 г., Екатерибург //"ред. Янцер О.В., Ванюкова Т.В.: ФГБОУ ВО «УрГПУ». - Екатеринбург, 2017. - 180с.
Выпускная квалификационная работа изложена на 101 страницах машинописного текста, содержит введение, четыре главы основного текста, две таблицы, заключение, список использованной литературы, включающего 54 наименования, имеется приложение.
Одним из основных источников знаний на сегодняшний день остается учебник. Несмотря на современную оригинальную структуру учебника, отбор материала, изложение знаний в логичной и доступной форме, соответствие содержания учебника современным научным знаниям иногда отходит на второй план. Так, в учебниках по биологии и общей биологии для средней школы биологическим мембранам практически не уделяется внимания, в единичных учебниках рассматривается активный и пассивный транспорт веществ через биологическую мембрану, хотя именно мембраны и мембранный транспорт обеспечивают поддержание постоянства внутренней среды как в одноклеточных, так и в многоклеточных организмах.
В ходе нашего исследования мы выяснили, что тема транспорт веществ через биологические мембраны в школе раскрыта не в полном объеме. Доказательством является решение реализация поставленных задач.
Так при решении задачи изучить теоретический материал по строению и функционированию клеточной мембраны убедились, что мембраны играют важнейшую роль в жизнедеятельности клетки. Плазматическая мембрана, окружающая каждую клетку, определяет ее величину и обеспечивает сохранение существующих различий между клеточным содержимым и окружающей средой. Мембрана служит высокоизбирательным фильтром и, кроме того, отвечает за активный транспорт; с ее помощью регулируется поступление внутрь клетки питательных веществ и выход наружу продуктов выделения [46]. Они используют сложную систему внутренних мембран для добавления и удаления расположенных на поверхности клетки мембранных белков — рецепторов, ионных каналов и переносчиков. Это естественный процесс, без которого жизнедеятельность клетки была бы невозможна. Благодаря мембране устанавливается разница в концентрации ионов внутри клетки и во внеклеточном пространстве [10].
В рамках поставленных задач нами был проведен сравнительный анализ данной темы в школьных учебниках по биологии. Мы рассмотрели 11 учебников рекомендованных министерством образования. Стоит отметить, что в большинстве учебников понятие о переносе веществ через мембрану изучается не отдельной темой, а внутри обширной темы в основном это изучается в строении клетки. Само понятие процесса транспорта веществ через биологические мембраны изучается постепенно. Так, в средних классах с 5- 6класса, учащимся предлагается термин «транспорт» и рассматривается это на ознакомительном уровне, а в старших 9-11 классах начинают расширяться знания о переносе веществ через мембрану, в некоторых учебниках рассматривается химическая организация мембраны; транспортная система представлена в основном везикулярным транспортом. В большинстве учебников транспорт веществ изучается только в рамках везикулярного транспорта и в основном рассматривается процесс пино- и фагоцитоза. Достаточно, хорошо тема раскрыта в учебнике биологии для профильного обучения в 10-11 классе, авторами Дымшиц Г. М., Бородин П. М., Высоцкая Л. В, дается полное представление об организации и функционировании мембран.
Мы познакомились с федеральным перечнем учебников, рабочими программами по биологии рекомендованных к использованию в школах и убедились, что в изучение транспорта веществ через мембрану выделяют недостаточно количество часов. Стоит отметить, что в единичных учебниках рассматривается активный и пассивный транспорт веществ через биологическую мембрану, хотя именно мембраны и мембранный транспорт обеспечивают поддержание постоянства внутренней среды как в одноклеточных, так и в многоклеточных организмах.
В связи с этим, следующей нашей задачей было разработать программу элективного курса «Поверхностный аппарат клетки» для 10 класса. Предполагается, что курс позволит сформировать у учащихся полное представление об особенностях структурной организации и функционировании биологических мембран, также подробно рассмотреть транспортные системы мембраны, познакомить школьников с историей открытия биологических мембран, методами исследования, наукой «Мембранология» и ее перспективами.
Программа элективного курса включает в себя пояснительную записку, основные требования к знаниям и умениям учащихся; содержание курса; учебно-тематическое планирование; учебно-методическое обеспечение. Курс рассчитан на 18 часов, включает 4 раздела состоящего из 9 лекционных занятий, 3-х лабораторных работ, 4-х семинарских занятий и 2-х проверочных занятия.
По ходу изучения курса предполагается проведение следующих видов контроля успеваемости в форме устного и письменного опроса, докладов, дискуссий, тестовых заданий, графических работ.
Результатом элективного курса должно стать приобретение учащимися элементарных знаний о структуре биологических мембран, уметь объяснить взаимосвязь строения с выполняемыми мембранами функциями; знать о существовании науки Мембранология и ее перспективах. В ходе обучения обучающиеся должны распознавать и описывать процессы переноса веществ. Уметь схематично изображать строение клеточной мембраны и все виды транспортных систем; уметь отличать типы переноса веществ при помощи белка-переносчика; проводить лабораторные наблюдения, описывать и объяснять результаты опытов.
Важно, чтобы обучающиеся понимали значимость процессов транспорта веществ, которые обеспечивают жизнедеятельность любого организма, поддерживают избирательное концентрирование необходимых ионов и веществ для жизнедеятельности клетки и организма в целом. Курс так же ориентирован на учащихся в подготовке к поступлению в вузы и удовлетворение интересов увлекающихся цитологией.
В рамках элективного курса к разделу «Транспорт веществ через биологические мембраны» нами были разработаны несколько уроков и проверочная работа. При составлении уроков использовались разнообразные методы и приемы, которые способствует познавательной активности обучающихся. Например, при изучении темы «Пассивный транспорт веществ» на этапе первичного понимания материала, учащимся предлагается задание объяснить, почему выделяется сок из клубники, посыпанной сахаром? На этапе закрепления материала, ребятам предлагается составить синквейн [17]. Он позволяет заинтересовать учащихся, помогает лучше понять и осмыслить изучаемый материал.
При изучении активного транспорта веществ через биологические мембраны предполагается проведение семинара по следующим темам: активный транспорт в кишечнике; активный транспорт в нервах и мышцах; активный транспорт в почках. На этапе проверки домашнего задания обучающиеся выполняют задание на соотношение вида пассивного транспорта и вещества.
Стоит отметить, что при изучении «Везикулярного транспорта» учащимся предлагается окунуться в мир медицины и посмотреть насколько реально процессы везикулярного транспорта проходят в организме. Например, как в кишечнике транспортируются, витамины, ферменты.
В завершении раздела предполагается контрольная работа, которая состоит из десяти заданий. Задания представлены различной степени сложности: от элементарных определений до объяснения транспортных механизмов и их значение в организме.
Для подтверждения теоретической части, нами был разработан и проведен урок в рамках педагогической практики в 10 классе МАОУ Гимназии 47, г. Екатеринбург (см. прил., рис.11-17). Наш урок носил ознакомительный характер, поскольку данная тема изучается в 11 классе по УМК И.Н. Пономарева, углубленный уровень...
1. Альбертс Б. Молекулярная биология клетки [Текст]. В 3-х томах. Т. 1. Пер. с англ. / Б. Альбертс, Д. Брей, К. Роберте, Дж. Уотсон. - М. : Мир,
1994. - 452 с.
2. Артюхов В. Г. Биологические мембраны: структурная организация, функции, модификация физико-химическими агентами [Текст] : учеб. пособие / В.Г Артюхов, М.А. Наквасина. - Воронеж : Изд - во Воронеж гос. ун-т, 2000. - 296 с.
3. Беляев Д. К. Биология. Общая биология. 10 - 11 классы [Текст] : учеб. для общеобразоват. учреждений : базовый уровень / Д. К. Беляев, П. М. Бородин, Н. Н. Воронцов. - М. : Изд-во Просвещение, 2012. - 304 с.
4. Бергельсон Л. Д. Мембраны, молекулы, клетки [Текст]. - М. : Изд-во Наука, 1982. - 184 с.
5. Болдырев А. А. Строение и функции биологических мембран [Текст]. - М. : Знание, 1987. - 63 с.
6. Болис Л. Мембраны и болезнь [Текст]. - М. : Медицина, 1980. - 408 с.
7. Брагина Н. А. Мембранология [Текст] : учебно-методическое пособие / Н. А. Брагина, А. Ф. Миронов. ИПЦ МИТХТ, 2002. - 99 с.
8. Буряк В. К. Самостоятельная работа учащихся : книга для учителя [Текст]. - М. : Просвещение, 2004. - 64 с.
9. Верзилин Н. М. Общая методика преподавания биологии [Текст] / Н. М. Верзилин, В. М. Корсунская. - М. : Просвещение, 1976. - 384 с.
10. Геннис Р. Биомембраны: Молекулярная структура и функции [Текст]. Изд-во Мир, 1997. - 599 с.
11. Глебов Р. Н. Биохимия мембран. Эндоцитоз и экзоцитоз [Текст]. - М. : Высшая школа, 1997. - 95 с.
12. Губанова Е. В. Содержание и структура образовательных программ ОУ, рабочих программ педагогов [Текст] : методическое пособие. МО Саратовской области; ГОУ ДПО «СарИПКиПРО». - Саратов, 2008. - 84 с.
13. Дымшиц Г. М. Биология. Общая биология. 10 - 11 классы [Текст] : учеб. для общеобразоват. учреждений : профил. уровень : в 2 ч., ч.1. / Г. М. Дымшиц, П. М. Бородин, Л. В. Высоцкая. - М. : Просвещение, 2012. - 303 с.
14. Дымшиц Г. И. Программы общеобразовательных учреждений по биологии для 10 - 11 классов, базовый и профильный уровень [Текст] / Г. И. Дымшиц, О. В. Саблина. - М. : Просвещение, 2010. - 32 с.
15. Ефименко Г.Н. Изучение факторов, влияющих на целостность цитоплазматической мембраны растительной клетки. Лабораторное исследование в 10 классе [Текст] // Газета «Биология» № 2, 2000. С. 64...