Урок-мастерская Изучение модификационной изменчивости
Никуличева Наталья Евгеньевна,
учитель биологии МАОУ «Гимназия «Эврика»
Великого Новгорода
Урок – мастерская
(обучение как исследование)
«Изучение модификационной изменчивости организмов»
Нет ни одной из вещей,
Чтобы она из начал состояла вполне однородных;
Нет ничего, что различных семян не являлось бы
смесью,
хотя существует и множество общих.
Тит Лукреций Кар,
из поэмы «О природе вещей», 1 век до н.э.
Тип урока – интегрированный урок биологии с элементами математики и информатики.
Цель урока – формирование и систематизация знаний об изменчивости организмов;
развитие функциональных компетентностей: применять знания в
практической деятельности, оперировать умениями использовать знания по
биологии, математике, информатике в новой ситуации, решать
практические задачи, работать с текстом, делать выводы, строить
умозаключения, обосновывать факты.
Оборудование – компьютеры для работы в парах, мультимедиа, живые экземпляры
комнатных растений бегонии (фиалки), выращенных в разных условиях
освещённости, гербарные экземпляры листьев растений, собранных с
одного растения (листья липы, ивы, дуба и др.), семена фасоли (гороха,
бобов)
Методические особенности подготовки к уроку и этапов его проведения:
I этап – опережающее задание для учащихся
Данный урок требует дополнительной предварительной (опережающей) подготовки, для этого учащиеся класса делятся на группы и получают практические задания на карточках. На выполнение задания отводится – неделя. Результаты оформляются непосредственно в карточке. ( Приложение 1)
II этап – теоретическая составляющая для учителя
Организмы наследуют не признак как таковой, а способность формировать определённый фенотип в конкретных условиях среды, т. е. норму реакции. Норма реакции - пределы, в которых возможно варьирование признаков у данного генотипа. Норма реакции может быть широкой и узкой. Разнообразие фенотипов, возникающих у организмов под влиянием условий среды, называют модификационной изменчивостью.
Модификационная изменчивость – явление массовое, изменения касаются не отдельного организма, а группы. Всю группу объектов, которая подлежит изучению, называют генеральной совокупностью. Часто бывает трудно, а иногда прктически невозможно её исследовать. Поэтому изучают только часть особей - выборочную совокупность (выборочный метод). Выборку необходимо брать из однородного материала и большого числа особей , чтобы дать чёткую, объективную характеристику изменчивого признака.
Модификационная изменчивость может быть: качественной (количество объектов с определённым качественным признаком, выраженным в % от общего количества); количественной (выражается мерностью признака), последняя в свою очередь делится на дискретную (прерывную)между числами нет переходов и непрерывную (между числами есть переходы)
Характеристику изменчивости можно дать при использовании статистических методов исследования: составления вариационных рядов, построения вариационных кривых (графиков) и вычисления их параметров. Для этого пользуются следдующими показателями. Варианта ( V ) - отдельное значение признака. Частота встречаемости ( P ) - число, которое обозначает сколько раз повторяется варианта. Сумма всех частот равна количеству объектов в ряду и обозначается – N. Основной показатель ряда – среднее арифметическое ( М ) – высчитывается по формуле:
Е ( V x P )
М = __________ , где Р – частота встречаемости,
N N - общее число вариант ряда,
V - варианта,
M – средняя величина,
Е знак суммирования всех произведений (V x P )
Вариационные ряд – изучаемые объекты, расположенные в порядке возрастания или убывания признака. Длина вариационного ряда свидетельствует о разнообразии условий среды.
Вариационная кривая ( кривая нормального распределения Гаусса) – графическое выражение изменчивости признака, отражающее как размах вариаций, так и частоту встречаемости отдельных вариант.
Ход урока
Часть 1. (фаза вызова)
Учитель. Найдутся ли среди вас те, кого хотя бы однажды не заинтересовало поразительное разнообразие живых организмов, которое окружает нас с ранних лет. Изучая биологию в школьные годы, проникая вглубь явлений и фактов, ещё более убеждаешься в том, что это разнообразие заметно у особей одного вида. Посмотрите, у растений фиалки, выращенной на солнце и тени отличается интенсивность окраски листьев; ветки сирени, срезанные с одного куста, одинаковые по размерам, количеству почек и выдержанные в разных условиях для распускания листьев, их количество и размеры раскрытия листовой пластинки за одинаковый промежуток времени оказался разным. Собирая урожай яблок в саду нас привлекают скорее всего те, которые больше, крупнее. Продавец такого товара конечно же на видное место выложит наиболее привлекательные овощи или фрукты
Поразительное разнообразие привлекало внимание философов, поэтов древности (цитата из поэмы «О природе вещей» Лукреция Кара, поражает прозорливостью ума , наблюдательностью автора, жившего в 1 веке до н. э.).
Явление морфологического разнообразия особей в пределах вида привлекло внимание Дарвина. Он описывает его в своём знаменитом труде «Происхождение видов»
Учитель формулирует задание. Вам предложены выдержки из нескольких глав этой книги. Прочитайте их внимательно и ответьте на поставленные вопросы.
Как называется глава, посвящённая данной теме?
Каковы причины изменчивости у организмов по мнению автора?
Все ли изменения Дарвин считает одинаковыми?
Какие виды изменчивости выделяет автор? Охарактеризуйте их.
Каковы эквиваленты (синонимы) этих понятий в школьном курсе биологии?
Учитель ещё раз акцентирует внимание учащихся на понятиях: Изменчивость, наследственная (неопределённая, индивидуальная, по Дарвину), ненаследственная (определённая, групповая по Дарвину) – модификационная (фенотипическая), фенотип, генотип, условия (факторы) среды, норма реакции (широкая, узкая), вариационный ряд, вариационная кривая. среднее значение признака, признак (количественный, качественный), размах изменчивости признака, варианта, частота встречаемости.
Понятия записываются на доске.
Часть2 (фаза самостоятельной практической деятельности)
«Изучение статистических закономерностей модификационной изменчивости»
Учащимся предлагается продолжить работу в группах (парах) за компьютерами Они получают карточки с заданиями. (Приложение 2)
Часть 3 (фаза осмысления, умозаключений, выводов)
Представителям от групп предлагается выступить перед классом с результатами своей работы, Они отвечают на поставленные вопросы, характеризуют полученные графики, выявленные закономерности параметров. Иллюстрируют ответ показом на видеодоске.
Приложение 1.
Карточка 1.
Задание 1. Обратитесь в медицинский кабинет лицея с просьбой предоставить для
вас данные антропометрических измерений, которые проводятся ежегодно
для всех возрастных групп учащихся и заполните предложенную
таблицу.
Исследование изменчивости РОСТА учащихся 8 классов лицея
Номер п/п
Рост в см
Задание 2. Ответьте на вопросы:
1. Что такое варианта?
2. Охарактеризуйте исследованный вами признак.
3. От чего зависит разный рост учащихся одной возрастной
группы?
4. Чему равен максимальный и минимальный рост?
Как вы думаете, почему врачи следят за ростом детей? Можно ли говорить о среднем физиологическом росте (каков он исходя из вашей таблицы и по данным медицинской статистики).
Задание 3. Для компьютерной обработки полученных данных в программе Excel
преобразуйте таблицу в следующий вид.
Варианта
(рост в см)
Частота встречаемости
Карточка 2.
Задание 1. Обратитесь в медицинский кабинет лицея с просьбой предоставить для
вас данные антропометрических измерений, которые проводятся жегодно
для всех возрастных групп учащихся и заполните предложенную
таблицу.
Исследование изменчивости ВЕСА учащихся 8 классов лицея
Номер п/п
Вес в кг
Задание 2. Ответьте на вопросы:
1. Что такое варианта?
2. Охарактеризуйте исследованный вами признак.
3. От чего зависит разный вес учащихся одной возрастной
группы?
4. Чему равен максимальный и минимальный вес?
Как вы думаете, почему врачи следят за весом детей? Можно
ли говорить о среднем физиологическом весе (каков он
исходя из вашей таблицы и по данным медицинской
статистики).
Задание 3. Для компьютерной обработки полученных данных в программе Excel преобразуйте
таблицу в следующий вид.
Варианта
(вес в кг)
Частота встречаемости
Карточка 3.
Задание 1. Обратитесь в медицинский кабинет лицея с просьбой предоставить для вас данные
антропометрических измерений, которые проводятся ежегодно для всех возрастных групп
учащихся и заполните предложенную таблицу.
Исследование изменчивости ЖЁЛ учащихся 8 классов лицея
Номер п/п
Объём (в см3)
Задание 2. Ответьте на вопросы:
1. Что такое варианта?
2. Охарактеризуйте исследованный вами признак.
3. От чего зависит разный показатель ЖЁЛ учащихся одной возрастной группы?
4. Чему равен максимальный и минимальный объём ЖЁЛ?
5. Как вы думаете, почему важно знать ЖЁЛ? От чего она зависит?
Задание 3. Для компьютерной обработки полученных данных в программе Excel преобразуйте
таблицу в следующий вид.
Варианта
( объём в см3)
Частота встречаемости
Карточка 4.
Задание 1. Обратитесь в медицинский кабинет лицея с просьбой предоставить для вас данные
измерений, выявляющих реакцию организма детей на заболевание туберкулёзом
(реакция Манту)
Исследование изменчивости реакции Манту учащихся 8 классов лицея
Номер п/п
Размерпапулы
( в мм)
Задание 2. Ответьте на вопросы:
1. Что такое варианта?
2. Охарактеризуйте исследованный вами признак.
3. От чего зависит разный размер папулы учащихся одной возрастной группы?
4. Чему равен максимальный и минимальный размер папулы?
Как вы думаете, почему врачи следят за инфицированием детей туберкулёзом?
Задание 3. Для компьютерной обработки полученных данных в программе Excel преобразуйте
таблицу в следующий вид.
Варианта
(размер в мм)
Частота встречаемости
Карточка 5.
Задание 1. Взвесьте семена фасоли одного сорта и внесите данные в таблицу.
Исследование изменчивости веса семян фасоли
Номер п/п
вес
( в г)
Задание 2. Ответьте на вопросы:
1. Что такое варианта?
2. Охарактеризуйте исследованный вами признак.
3. От чего зависит разный вес семян?
4. Чему равен максимальный и минимальный вес?
5. Как вы думаете, какое значение имеет вес семян у фасоли?
6 Чему равен средний вес семени?
Задание 3. Для компьютерной обработки полученных данных в программе Excel
преобразуйте таблицу в следующий вид.
Варианта
(вес в г)
Частота встречаемости
Карточка 6.
Задание 1. Измерьте длину листьев выбранного вами растения и внесите измерения
в таблицу.
Исследование изменчивости длины листьев____________________
Номер п/п
Длина (в см)
Задание 2. Ответьте на вопросы:
1. Что такое варианта?
2. Охарактеризуйте исследованный вами признак.
3. Почему листья имеют разную длину?
4. Чему равна максимальная и минимальная длина?
5. Чему равна средняя длина?
Задание 3. Для компьютерной обработки полученных данных в программе Excel
преобразуйте таблицу в следующий вид.
Варианта
(длина в см)
Частота встречаемости
Приложение 2.
Карточка – задание.
«Изучение статистических закономерностей модификационной изменчивости»
Вспомните алгоритм работы в программе MS Excel.
Внесите данные, полученные в процессе исследований (из предыдущей карточки) в электронную таблицу.
Постройте график - вариационную кривую. Внесите обозначения: по оси абсцисс- варианты (V), по оси ординат – значения частот (P). Озаглавьте его.
Проанализируйте график, ответив на вопросы:
Какую форму имеет кривая графика? (плавная, возрастающая, симметричная, ассиметричная, прямая, экспонента и т.д.)
Что отражает график и его форма?
Определите по графику среднюю величину признака и сравните её с подсчитанной по формуле.
Чем вызваны отклонения от средней величины?
Определите норму реакции признака, чем она определяется?
Какие особенности вы ещё можете отметить?
Заголовок 1 Заголовок 215