Методическая разработка открытого урока биологии на тему Классификация мутаций. Причины и частота мутаций, мутагенные факторы.

Методическая разработка урока.
Автор: Малофеева Татьяна Николаевна, учитель биологии высшего уровня квалификации высшей категории, сертифицированный учитель 1 уровня
Образовательное учреждение – ГУ «Карабалыкская СШ им. А. Кунанбаева» отдела образования Карабалыкского района»
Предмет – биология Класс – десятый, ЕМН
Тема: «Классификация мутаций. Причины и частота мутаций, мутагенные факторы».
Место урока: 9-й урок в разделе «Основы генетики», 2-й урок в главе «Основные закономерности изменчивости» и 51 урок в 10 классе с начала учебного года.
Цель: создание условий для изучения данной темы через развитие навыков самостоятельной работы с различными источниками информации.
Образовательные задачи: Организовать деятельность учащихся, направленную на самостоятельное исследование мутаций, их причин и мутагенных факторов, научиться классифицировать мутации по различным признакам и характеру воздействия на организм (полулетальные, летальные мутации), выяснить причины возникновения и частоту мутаций, мутагенные факторы и последствия их воздействия на организм.
Развивающие задачи: продолжить формирование и развитие базовых компетенций учащихся; развитие монологической речи, умения на научной основе излагать полученные знания; развивать познавательную активность посредством решения проблемных задач, развивать интерес к биологии при помощи творческих заданий; развитие мотивации к учебной деятельности.
Воспитательные задачи: воспитание умений и навыков уважительного отношения к одноклассникам, мнениям других, соблюдению дисциплинарных установок, культуры умственного труда; донести до учащихся актуальность проблемы возникновения мутаций в природе, необходимость их изучения как факторов, влияющих на генетическое благополучие человечества и понимание необходимости гуманного отношения к природе и человеку.
Тип урока: комбинированный.
Ведущие методы: частично-поисковый, исследовательский.
Форма: групповая, индивидуальная, фронтальная.
Технологии: технология критического мышления, проблемного обучения, обучение в сотрудничестве.
Приемы: АМО.
Принципы, соблюдаемые в деятельности учащихся и учителя: коллаборативная среда, сотрудничество, соучастие.
Формируемые компетенции: учебно-познавательные, информационные, коммуникативные, личностного самосовершенствования.
Оборудование / ресурсы: проектор, интерактивная доска, инструктивная карта для каждого обучающегося, тексты и доп. материалы для работы групп, ЦОР (флипчарт или презентация к уроку), видеофрагмент и музыка для психологического настроя.
Межпредметные связи: с изобразительным искусством, литературой, экологией и валеологией.
Время реализации занятия – 45 минут. Авторский медиапродукт – презентация (среда Power Point), флипчарт (среда ActivInspire).
Опережающее групповое задание: изучить типы мутаций (генные, геномные, хромосомные), мутагены (физические, химические, биологические).Предполагаемый результат:
Личностный метапредметныйПредметный
Воспитание и понимание снижения влияния мутагенных факторов за счёт отказа от вредных привычек, например курения, употребления алкоголя и наркотиков. Умение самостоятельно определять цели своего обучения, развивать мотивы и интересы своей познавательной деятельности Сформирование основных понятий: изменчивость, мутации, мутагены, делеция, инверсия, транслокация, дупликация и др.
Формирование ответственного отношения к учению на основе мотивации к обучению Умение самостоятельно планировать пути достижения целей и умение соотносить их с планируемым результатом расширить границы знаний о многообразии мутаций и их воздействии на организмы,
формирование осознанного, уважительного и доброжелательного отношения к другому человеку, его мнению при работе в группах, толерантности Владение основами самоконтроля, само- и взаимооценкинаучиться классифицировать мутации по различным признакам и характеру воздействия на организм
Формирование коммуникативной компетентности в общении и сотрудничестве с учителем и сверстниками Умение определять понятия, создавать обобщения, классифицировать, строить логическое рассуждение ценностное отношение к своему генетическому здоровью, знание мер профилактики наследственных заболеваний человека
Развитие учебно-познавательных и информационных компетенций, а также компетенции личностного самосовершенствования Умение организовывать учебное сотрудничество и совместную деятельность с учителем и одноклассниками, работать в группе Знания об использовании генетически безвредных пищевых добавок, лекарств, косметики, средств бытовой химии и охраны от загрязнения окружающей человека среды.
Ход урока
I. Стадия вызова.
Слово учителя:
-Для того чтобы в течение всего урока сохранить работоспособность, нам необходимо хорошее настроение.
Возьмитесь за руки, почувствуйте тепло друг друга
(Учащиеся становятся в круг, держась за руки, учитель произносит слова шёпотом, а учащиеся повторяют их хором вслух)
Мы – внимательные! Мы – старательные!
Мы отлично  учимся и всё у нас получится!
1.Подготовка к восприятию материала.
Слово учителя:
Представьте, что мы с вами в Дрезденской картинной галерее. Перед нами фантастическое полотно нидерландского художника ХИЕРОНИМУСА БОСХА (слайд )Иеро́ним Босх (лат. Hieronymus Bosch; около 1450—1516) — нидерландский художник, один из крупнейших мастеров Северного Возрождения, считается одним из самых загадочных живописцев в истории западного искусства.Но вглядитесь в изображение, кто это?
«…Есть бытие, но именем каким
его назвать? Ни сон оно, ни бденье;
Созданье ли болезненной мечты
Иль дерзкого ума соображенья…» (Е. А. Баратынский)
А вот генетик бы сказал – это... мутации
Интересно, как Вы думаете, какова будет тема урока?
«Мутации, мутационная изменчивость»
Тема «Классификация мутаций. Причины и частота мутаций. Мутагены».
- Скажите, что необходимо для того, чтобы наш урок прошел успешно, чтобы вы ушли с него, пополнив свой багаж знаний по предмету биология?
Необходимо поставить цель
- А для чего нам нужно поставить цель? Что вообще такое цель? Как вы это понимаете?
(Отвечают на вопросы. Дают определение понятию «цель»
-Цель - конечный результат.
Внимательно посмотрите на тему урока: «Классификация мутаций. Причины мутаций. Мутагены». Какова цель нашего сегодняшнего занятия? А помогут определить конечный результат урока нам слова-подсказки на доске.
1.Определение
2. Выявление
3.исследование
4.Воспитание
1.понятий: мутация, мутагены
2. вид… мутаций, причин… мутаций
3.классификац… мутаций
4. необходимости гуманного отношения к природе и человеку.
- Вы абсолютно верно сформулировали цель нашего урока. Наша главная задача – постараться классифицировать мутации, определить их роль для организмов, исследовать причины, слушая и анализируя выступления своих одноклассников, а также помнить о необходимости гуманного отношения к природе и человеку.
Учитель: «Чтобы достичь цели, нужно, прежде всего, идти», – мудро заметил французский писатель Оноре де Бальзак. Для получения максимального результата вам надо преодолеть все ступени этой лестницы. Но сначала, для более полного представления и закрепления знаний о наследственности и изменчивости, давайте выполним тест.
Выполняют тест и осуществляют взаимопроверку по ключу, оценку в рабочий лист.
II. Стадия осмысления.
Постановка учебной проблемы (слайд )Сказка Г.Х. Андерсена “Гадкий утенок”
Проблемный вопрос: почему из яйца, которое насиживала утка, вывелся лебедь?
Ответ: яйцо – оплодотворенная яйцеклетка – в ней хранится наследственная информация.
Что является носителем информации? Хромосомы – гены.
Роль – передача наследственных свойств.
Клетка – хромосома – ген – признак.
Ген – фермент – признак.
Способности человека тоже объясняет генетика – работа гена.
Иоган Себастьян Бах – композитор XVIII века, один из большой семьи, где 11 поколений обладали музыкальными способностями.
В Англии в графстве Шрюсбери известны наследственные случаи брахидактилии – короткопалости – 14 поколений подряд.
Династия дома Габсбургов обладали отвислой нижней челюстью – рот оставался открытым – этот признак передавался с 14 века – Император Карл XVI век Альфонс испанский XIX век.
Иногда это наследование нарушается, возникают новые признаки.
2 . Поиск решения проблемы Мы должны определить причины возникновения новых признаков.
Итак, что такое мутации? Термин дал в 1901 г. генетик Де Фриз.
Определение термина – работа с учебником §52 стр. 272
Частота возникновения мутации
Полезные генные – 1 раз на сотню тысяч случаев. 1:100 000 – не часто! У млекопитающих в организме примерно 100 000 генов, то каждая особь несет вновь мутацию. Сергей Сергеевич Четвериков – генетик. Он сделал вывод о наследственности рецессивных популяций — как губка впитывает рецессивные мутации – это скрытые резервы наследственной изменчивости и эволюционных преобразований – успех естественного отбора. У человека 23 гаплоидные хромосомы, количество генотипов превышает в 20 раз численность всех людей на Земле – астрономическая цифра. Возникновение двух одинаковых людей невозможно. Большинство генов мутируют редко, часто мутации генные остаются незаметны. Это касается здоровья человека: диабеты, слабоумие, мышечная дискрозия. Женщины-дальтоники встречаются в 10 раз реже, чем мужчины. Сложные генные мутации редки. Синдром Клайфельтера 1 случай на 600 рожденных. Дети – Дауны – часто, 1 на 600 рожденных. Синдром Тернера у женщин 1 на 5000 рожденных.
2 . Поиск решения проблемы Мы двигаемся дальше.
Вторая ступень: посмотрим ваше опережающее домашнее задание.
Задание 1. КОЗ 1.
Аспект: Публичное выступление, обработка информации, презентация.Уровень II – III. Групповая работа
Опережающее домашнее задание. Групповая работа с различными источниками информации, создание группой совместного творческого продукта (презентации), публичное выступление, взаимооценка презентаций других групп по критериям (приложение 1) .
Компетентностно-ориентированное задание № 1.
КОЗ для 1 группы: Стимул: Вы студент – медик, к Вам обратился за помощью сосед 10 классник. Объясните ему, что такое генные мутации.
Задачная формулировка: 1. Внимательно прочитайте учебника по теме генетические мутации.
2. Подготовьте устное сообщение по данной теме по плану:
Определение
Характеристика
Примеры генетических мутаций у человека
3. Приготовьте презентацию в программе PowerPoint для иллюстрации вашей темы (можно использовать фото, видео и другие материалы из интернета). 4. Аргументировано раскройте содержание понятия, сделав публичное выступление от группы.
КОЗ для 2 группы:
Стимул: Вы студент – медик, к Вам обратился за помощью сосед 10 классник. Объясните ему, что такое хромосомные мутации. Задачная формулировка: (см. 1 группу)
КОЗ для 3 группы:
Стимул: Вы студент – медик, к Вам обратился за помощью сосед 10 классник. Объясните ему, что такое геномные мутации. Задачная формулировка: (см. 1 группу)
3. Выступление групп. – Презентация группового исследования (2 минуты каждой группе). Взаимооценивание по критериям. Прокомментируйте оценку. Занесите баллы в лист оценивания.
Оценка: макс. 5 баллов. Оценка на 3 ступени
Работают в группе.
Выполняют КОЗ №1.
Создают совместный проект до урока.
Публично выступают.
Оценивают презентации других групп.
Заслушивают выступления всех групп, дают критериальную оценку выступающим, оценивают вклад каждого участника группы, выставляют в оценочные листы.
4. Составить схемоконспект по теме «классификация мутаций»
Проверка по образцу (слайд 12)
5. Причины мутаций. Мутагены.
1 . Нарушение процессов репликации ДНК, рекомбинации, деления (мейоз). Точковые – изменение структуры ДНК (замена нуклеотида, выпадение его, изменение локуса).
2. Мутагенные факторы среды.
Карточка  с  заданием. Прочитайте  текст (Приложение 2) , определите  главную мысль  текста, попробуйте  запомнить  текст. Составьте  свои вопросы к тексту. На полях можно делать  пометки : « +»-  это знаю, «!» -  об этом  узнал, «?» - еще   не  знаю.
1 группа Физические  мутагены. 
2 группа  Химические  мутагены.
3 группа Биологические  мутагены.
Выступление спикеров групп -по 1 минуте каждая группа
Задание 2для групп – лото
Баллы- оценки
Ступень четвертая:
6. Как оградить человечество от мутагенов? – сообщение учащегося
Забота об экологии планеты. Прекращение испытаний ядерного оружия в 3-х сферах. Оздоровление среды обитания человека.
Чистая среда – барьер на пути мутаций.
1. Радиация – увеличивает частоту мутаций человека в 6 раз, если он проживает в зоне радиации 30 лет. Пример: Брянская область (Чернобыль). Радиация в Японии вызвала поражение кожи, внутренних органов кроветворения – анемия, опухоли, катаракта глаз, укорочение жизни. Многие скрытые мутации проявляются через несколько поколений: диабет, слабоумие, мышечная дистрофия. Надо изыскать методы борьбы с ними.
2. Ежегодно в мире рождается 20 тысяч детей с тяжелыми недугами.
3. Химические факторы – действие сигарет, алкоголя, наркотиков.
4. Чистота среды – борьба с загрязнениями воды. Пример.
5. Канцерогены в пищевых продуктах – возникают перерожденные клетки.
6. Проверка косметических и лекарственных препаратов на “безвредность”.
- С какой группой мутагенов мы встречаемся чаще всего?В повседневной жизни мы сталкиваемся с продуктами питания, производители которых используют ГМО. Порой, балуем себя шоколадками, варим супы быстрого приготовления, заходим перекусить в рестораны быстрого питания и никогда не задумываемся, к каким последствиям это может привести в дальнейшем.
Что такое ГМО?
Расшифровывается ГМО — генно-модифицированные организмы, это живые организмы, созданные при помощи генной инженерии. Данные технологии очень широко применяются в сельском хозяйстве, потому что растения, выращенные при помощи генной инженерии, устойчивы к вредителям и имеют повышенную урожайность.
Генетически модифицированные организмы - это организмы в генетический код которых при помощи генной инженерии внедрены чужеродные гены. Например, в ген картофеля добавляют ген скорпиона - его не едят никакие насекомые! Или в помидоры внедрили ген полярной камбалы - они перестали бояться морозов.
Проблемы биобезопасности
Вопросы использования и контроля за ГМО затрагивают права граждан на получение своевременной, полной и достоверной информации о состоянии окружающей среды, рисках и угрозах для здоровья, а широкомасштабное неконтролируемое распространение на пищевом рынке Казахстана ГМ продуктов питания может негативно отразиться на здоровье населения и будущем нации.
Генный инженер, создавая ГМО, нарушает один из основных запретов эволюции – запрет на обмен генетической информацией между далеко отстоящими видами (например, между растениями и человеком, между растением и рыбой или медузой). Опасность ГМО состоит в нарушении стабильности генома или встроенного в него чужеродного фрагмента ДНК, в проявлении возможных аллергических или токсических эффектов чужеродного белка, в изменении “работы” генетического аппарата и клеточного метаболизма с непредсказуемыми биологическими последствиями. Одним из основных недостатков современных генных технологий является наличие во встроенном фрагменте ДНК помимо так называемого “целевого гена”, изменяющего то или иное свойство организма, “технологического мусора”, в том числе генов устойчивости к антибиотикам и вирусных промоторов, которые небезопасны для природы и человека.
Значение мутаций
Мутации часто вредны, так как меняют приспособительные признаки организмов, вызывают врожденные заболевания человека и животных, часто несовместимые с жизнью (около 2 тыс. генетических дефектов, в соматических клетках – рак). Однако именно мутации создают резерв наследственной изменчивости и играют важную роль в эволюции.

КОЗ 3. Аспект: извлечение вторичной информации. Уровень: II.
Стимул: Определить практическую направленность генетических знаний в ходе решения генетических задач.
Задачная формулировка: решить задачу по практической генетике, выступить с решением и сравнить своё решение с модельным ответом.
Задача 1. Близкородственные браки.
У алтайцев по существующим обычаям запрещен брак между молодыми людьми одного родового сообщества (соока). Как вы думаете, почему? Какую роль данный запрет играет в предупреждении генетических заболеваний?
Задача №2.
В родильном доме перепутали двух детей. Родители одного из них имеют 1 и 2 группы крови, родители другого 2 и 4 группы крови. Дети имеют 1 и 2 группы крови. Определите, где чей ребенок.
Задача №3
К алкоголю А. пристрастилась с 16 лет. Первая беременность, наступившая в 18 лет, закончилась ранним выкидышем. Две последующие – преждевременными родами. Один ребёнок родился мёртвым, другой умер после вскоре после рождения. Во время четвёртой беременности развилась острая анемия. Женщина очень хотела родить, и проведённое лечение дало возможность сохранить беременность. Ребёнок родился в срок, но с множествами уродств: расщеплением верхнего нёба (волчья пасть), с шестью пальцами на руках.
Определите признаки и установите причины заболевания - алкогольного синдрома плода.
Презентация группового исследования (2 минуты каждая группа). Оценивание по критериям (взаимо- и самооценивание).
– Заключительное, четвертое, задание для групп:
Давайте вспомним слова Баратынского: «…Есть бытие, но именем каким
его назвать? Ни сон оно, ни бденье;
Созданье ли болезненной мечты
Иль дерзкого ума соображенья…»
Что можете сказать Вы по этому поводу?
А теперь я попрошу тех, кто считает, что цель, поставленная в начале урока, вами достигнута, сделать отметку на вершине нашей лестницы.
– Подсчитайте общее количество баллов, занесите в итоговую таблицу, выставьте оценку в соответствии со шкалой:
17-19 баллов – «5»
13-16 баллов – «4»
9-12 баллов – «3»
0-8 баллов – «2»
Передайте мне листы оценивания групп для обратной связи.
Учитель вместе с обучающимися выслушивают 2-3 желающих.
Совместно подводят итог урока.
– Я вижу, что сегодняшняя тема никого из вас не оставила равнодушным. На уроке вы сделали первые шаги к её постижению. Предлагаю домашнее задание § 51 для всех и на выбор:
1. Ментальная карта: «Классификация и причины мутаций»
2. Сочинение на тему:
- «Мутагены в моей жизни»
Сообщает обучающимся о домашнем задании, разъясняет методику его выполнения, мотивирует необходимость выполнения.
Рефлексия. Учитель: Ребята, Вы очень хорошо сегодня работали на уроке, Довольны ли вы своими результатами? Какие были затруднения? Давайте изобразим на своей руке, заполним анкеты и листы оценивания Координирует деятельность обучающихся
Задание 1. КОЗ 1. Аспект: извлечение вторичной информации.Уровень: II.
Стимул: научится заполнять концептуальную таблицу.
*Прием полезен тогда, когда предлагается сравнение трех объектов или несколько вопросов. По горизонтали – что подлежит сравнению, по вертикали – различные черты и свойства.
Задачная формулировка: сравнить виды изменчивости по определенным критериям, заполнив концептуальную таблицу.
(слайд )Ключ (модельный ответ): (слайд )Осуществляют взаимопроверку внутри группы по ключу, ставят оценки друг другу.
Занесите баллы в лист оценивания.
(максимально 10б)
Линии сравнения
Признаки Модификации Мутации
1. Передается ли новый признак по наследству? Не наследуются Наследуются и передаются из поколения в поколение
2.Зависит ли признак от изменений в генотипе? Не связаны с изменением генотипа Затрагивает генотип
3. Можно ли заранее предсказать, как (в каком направлении) изменится организм под воздействием внешних условий? Характеризуются направленностью Не имеют направленного характера
4.Какое значение для особи имеет? Полезны, так как имеют приспособительное значение Могут быть полезными или вредными для организма.
5.Причины. Определённые условия Мутагенные факторы
Задание 1. КОЗ 1. Аспект: извлечение вторичной информации.Уровень: II.
Стимул: научится заполнять концептуальную таблицу.
*Прием полезен тогда, когда предлагается сравнение трех объектов или несколько вопросов. По горизонтали – что подлежит сравнению, по вертикали – различные черты и свойства.
Задачная формулировка: сравнить виды изменчивости по определенным критериям, заполнив концептуальную таблицу.
(слайд )Ключ (модельный ответ): (слайд )Осуществляют взаимопроверку внутри группы по ключу, ставят оценки друг другу.
Занесите баллы в лист оценивания.
(максимально 10б)
Линии сравнения
Признаки Модификации Мутации
1. Передается ли новый признак по наследству? Не наследуются Наследуются и передаются из поколения в поколение
2.Зависит ли признак от изменений в генотипе? Не связаны с изменением генотипа Затрагивает генотип
3. Можно ли заранее предсказать, как (в каком направлении) изменится организм под воздействием внешних условий? Характеризуются направленностью Не имеют направленного характера
4.Какое значение для особи имеет? Полезны, так как имеют приспособительное значение Могут быть полезными или вредными для организма.
5.Причины. Определённые условия Мутагенные факторы
Термин "мутация" ввел Г. де Фриз (1901) для характеристики случайных генетических изменений. Различают спонтанные и индуцированные мутационные процессы.
       Индуцированный мутационный процесс - это возникновение наследственных изменений под влиянием направленного действия факторов внешней и внутренней среды. Возникновения мутаций без установленных причин принято называть спонтанным мутационным процессом. Мутационная изменчивость обусловлена как влиянием на организм факторов внешней среды, так и его физиологическим состоянием. Частота возникновения мутаций зависит от:       • генотипа организма;       • фазы онтогенеза;       • стадии онтогенеза;       • стадии гаметогенеза;       • митотического и мейотического циклов хромосом;       • химического строения отдельных участков хромосом и др. Свойства мутаций:       • мутации возникают внезапно, скачкообразно;       • мутации наследуются, т.е. передаются от поколения к поколению;       • мутации не направленные - подвергаться мутациям может любой локус (участок хромосомы), вызывая изменения как незначительных, так и жизненно важных признаков;       • одни и те же мутации могут возникать повторно;       • за проявлением мутации могут быть полезными и вредными, доминантными и рецессивными.