Применение структурно-логических схем в преподавании биологии

Семена созрели, и у семян начинается новый  этап, этап распространения семян. Им придётся покинуть своих родителей, распрощаться с ними. Если все семена упадут рядом, в кучу, то  им негде будет расти, и они погибнут. Чем дальше оказываются семена от родителей, тем больше возможности занять новые территории. Распространение семян растений происходит с помощью ветра, воды, человека, животных [13, 14].

Фрагмент урока  на тему: «Водоросли и их значение»

При изучении этой темы рассматриваются основы систематики, водорослей как представители низшей таксономической группы растений. При изучении нового материала, при закреплении также можно применять структурно-логические схемы.

Водоросли – обширная и  неоднородная группа низших растений, синтезирующих органические вещества при фотосинтезе.

Рис. 3. Водоросли

Водоросли –  самые многочисленные и одни из самых  важных для планеты фотосинтезирующих организмов.

Размножение водорослей очень разнообразно.  Вегетативное размножение - такой способ размножения, при котором новые особи возникают из части материнского организма (деление клетки, распад колоний, разрыв нитей и т.д.). Бесполое размножение - такой способ размножения, при котором новые особи возникают из специализированных гаплоидных клеток - спор. Содержимое клетки многократно делится и образуется множество спор, каждая из которых способна дать начало новому растению. Споры бывают подвижными (имеют жгутики) и неподвижными, половое размножение - такой способ размножения, в котором принимают участие два организма и новая особь возникает из диплоидной клетки - зиготы. Зигота образуется в результате слияния двух гаплоидных клеток - гамет. Зигота покрывается толстой оболочкой, накапливает запасные питательные вещества и способна переносить неблагоприятные условия.

Все вещества, необходимые  для питания (СО₂ и минеральные вещества) и дыхания (О₂) водоросли поглощают из воды. Среди водорослей большинство питаются автотрофно, но почти все способны переходить к миксотрофному (смешанному) питанию, а некоторые могут полностью переходить на гетеротрофное питание (эвглена). При этом их клетки могут совсем утрачивать хлоропласты, поглощая готовые органические вещества всей поверхностью клетки. Интересно, что при наступлении благоприятных для фотосинтеза условий водоросли восстанавливают хлоропласты и свою способность осуществлять фотосинтез.

Тело водорослей (слоевище, или таллом) по своему строению проще, часто отсутствует разделение клеток на ткани; отсутствуют специализированные органы (листья, корень, почки).

Клетки некоторых водорослей содержат много ядер, другие не содержат межклеточных перегородок. Клеточные оболочки состоят из целлюлозы.  Корни отсутствуют; неподвижные формы прикрепляются ко дну разветвлёнными выростами – ризоидами. Размеры водорослей изменяются от микроскопических (микрометры) до гигантских (десятки метров). Многие одиночные и колониальные водоросли способны к движению. Некоторые из водорослей для передвижения используют 1 или 2 жгутика.

Другие ползают, как амёбы. Движение третьих обусловлено токами воды, создаваемыми цитоплазмой. Водоросли по способу питания являются автотрофами и содержат зелёный пигмент хлорофилл. Пигмент находится в клетке водоросли в специальной органелле ленточной или звёздчатой формы, называемой хроматофором. Однако водоросли бывают не только зелёного цвета: среди них можно найти экземпляры бурых, красных, жёлтых и многих других тонов. Водоросли не образуют цветков и семян; большинство из них размножаются спорами.

Среди водорослей встречаются  одноклеточные, многоклеточные и колониальные организмы.

Споры и гаметы образуются либо в обычных клетках, либо в  специальных органах – гаметангиях (мужские – в антеридиях, женские в оогониях или архегониях); у некоторых из них споры и гаметы обладают жгутиками.

Первыми фотосинтезирующими организмами на нашей планете были сине-зелёные водоросли. Именно эти организмы создали кислородную атмосферу и озоновый экран, благодаря этому стало возможным дальнейшее развитие всего живого на Земле. Вода покрывает 2/3 поверхности планеты и в верхнем слое содержит растительный планктон. Эти планктонные водоросли выделяют в атмосферу основное количество кислорода и поэтому их называют «легкими планеты». Содержание О2 в самом верхнем слое воды может быть в 2-3 раза выше, чем в воздухе

Водоросли – основная пища для многих морских животных; некоторые употребляются в пищу человеком. В прибрежных районах водоросли идут на удобрения и корм скоту.

Водоросли являются первым звеном в цепи питания мелких водных животных (циклопов, дафний и др. беспозвоночных), а также рыб (толстолобик, амур). Водорослевые заросли играют важную роль в создании особых водных биоценозов. В фармацевтической промышленности водоросли служат источником йода и  ß - каротина. Из морских водорослей добывают студенистые вещества: агар-агар (из красных водорослей) и альгинат (из бурых водорослей). Эти вещества не имеют цвета, вкуса и запаха. Используются в микробиологической промышленности для выращивания микроорганизмов, при консервировании продуктов и производстве нежирных кремов (пищевых и косметических), а также в качестве наполнителей при изготовлении красок, пива, мороженого, таблеток, капсул, фотоэмульсий и искусственного волокна.

Фрагмент урока  на тему: «Папоротники, хвощи и плауны»

Папоротникообразные - высшие споровые растения. Все они имеют корни, стебли и листья. У этих растений хорошо развиты проводящие и механические ткани. Существует старинное поверье, утверждающее, что папоротник цветет в глухую июньскую ночь, накануне религиозного праздника Ивана Купалы. В старину люди ходили искать чудесный цветок, считая, что он наделен волшебной силой - помогает найти клады, скрытые в земле. Но папоротник не может цвести, так как споровые растения не имеют цветка.

Рис. 4. Папоротникообразные

Когда мы говорим  о папоротниках, то имеем в виду, прежде всего, их бесполое поколение - спорофит. Как у большинства высших растений спорофит в жизненном цикле  папоротников занимает господствующее положение и является многолетним растением. Спорофит - крупное многолетнее, в большинстве случаев, растение. По своим размерам папоротники варьируют от тропических древовидных форм, достигающих иногда высоты 25 метров с диаметром ствола до 50 см, до крошечных растений всего лишь в несколько миллиметров длины.

Спорофит имеет  настоящие корни, которые по своему происхождению и строению сходны с корнями покрытосеменных растений. Такое строение позволяет обеспечить водно-минеральным питанием крупное растение.

Стебель папоротников обычно не бывает сильно развит и не достигает таких размеров, как у хвойных и древесных покрытосеменных растений. Только у древовидных папоротников он представлен прямостоячим стволом, несущим на верхушке крону листьев. У большинства папоротников короткий горизонтально расположенный стебель, представленный корневищем.

Листья папоротников, которые называют вайями, в молодом  состоянии улиткообразно свернуты, взрослые - сложно рассеченные, длиной от 2-4 мм до 10 м и более. Листья папоротников характеризуются длительным верхушечным ростом. Листья выполняют две основные функции: фотосинтеза и спороношения. На нижней стороне листа группами расположены спорангии со спорами.

В органах присутствуют проводящие пучки, состоящие из ксилемы  и флоэмы, у некоторых есть камбий. Наличие совершенной проводящей ткани позволило папоротникам занять отдаленные от воды участки суши в каменноугольный период и образовать крупные наземные побеги. С этим связан расцвет папоротников в каменноугольном периоде палеозойской эры.

Спорангии развиваются  на листьях. Располагаться они могут  одиночно или группами (сорусами). Сорусы расположены с нижней, лучше защищенной стороны листа. Споры образуются в результате мейоза и , следовательно, гаплоидны.

Гаметофит папоротников свободноживущий, представлен небольшой зеленой пластинкой и называется заростком. Заросток имеет ризоиды, благодаря которым закрепляется на субстрате  и поглощает воду и минеральные соли. В клетках заростка содержится хлорофилл, благодаря чему осуществляется фотосинтез.

На заростке развиваются органы полового размножения. Архегонии (женский половой орган) колбовидной формы с одной  яйцеклеткой и антеридии (мужской половой орган) мешковидной формы с множеством многожгутиковых сперматозоидов.

Вегетативно размножаются папоротники с помощью корневищ. Половое размножение с участием гамет. Бесполое - с помощью спор. Оплодотворение только в капельножидкой среде. В цикле развития чередуются половое и бесполое поколения. Преобладает в цикле развития бесполое поколение - спорофит. Рассмотрим цикл развития на примере щитовника мужского.

Спора прорастает, образуя гаметофит, который у  папоротников носит название - заросток. Он имеет вид зеленой сердцевидной пластинки, общей площадью около 1 см². Пластинка прикрепляется к почве при помощи ризоидов. Заросток обоеполый (на нем одновременно находятся мужские и женские половые органы). Половые органы (антеридии и архегонии) располагаются на нижней стороне заростка и имеют типичную форму: архегонии - колбовидные, в нижней расширенной части располагается яйцеклетка; антеридии - мешковидные, в них формируется множество многожгутиковых сперматозоидов. Оплодотворение происходит в присутствии капельножидкой воды. Образуется зигота, которая находится на заростке. Из зиготы формируется спорофит.

Многие виды папоротников образуют споры, которые одинаковы по строению и размерам (равноспоровые папоротники). Из таких спор вырастает обоеполый заросток.

Папоротники широко распространены на земном шаре. Большая  часть их обитает на суше в местах с повышенной влажностью, но встречаются и такие, которые обитают в воде. В наших лесах встречаются различные папоротники: щитовник, орляк, страусопер и другие. Рассмотрим папоротник щитовник мужской. Это корневищное многолетнее травянистое растение. От корневища отходят придаточные корни и листья. Листья крупные, рассеченные; их черешки покрыты характерными буроватыми чешуйками. По этим чешуйкам можно легко отличить папоротники от остальных растений. Молодые, еще не распустившиеся полностью листья папоротника улиткообразно закручены. Это второй своеобразный признак папоротников.

Их стволы имеют  толщину до 30 см, но все папоротникообразные  не имеют камбия. В наших лесах  чаще всего встречаются папоротники: орляк, кочедыжник женский, щитовник мужской, страусопер и др. [18].

Папоротники образуют густые заросли в тропической зоне, участвуют в создании особых биоценозов и препятствуют смыву почв, особенно в холмистых и горных областях.

Древние папоротники, расцвет которых пришелся на каменноугольный период палеозойской эры, принимали активное участие в формировании залежей каменного угля, перегнойного слоя первичных почв, насыщении атмосферы кислородом. Многие виды выращивает как декоративные комнатные растения (нефролепис). Листья и побеги некоторых папоротников употребляют в пищу. Стволы древовидных папоротников прочные, не поддающиеся гниению, находят разнообразное хозяйственное применение. Некоторые виды используют в народном медицине как противопаразитарное средство. Каменный уголь, образовавшийся в результате спрессовывания и разложения в бескислородных условиях древних папоротникообразных растений, в настоящее время находит широкое применение в различных отраслях промышленности. Измельченные стволы широкого распространенного вида папоротников - осмунды королевской, широко используют как субстрат для выращивания эпифитных тропических орхидей.

Разработки  уроков биологии для 9 классов

Рассмотрим  методику использования структурно-логических схем как наглядных пособий применительно  к конкретным учебным разделам и  темам программы И.Н. Пономаревой «Основы общей биологии» 9 класс [27].

В течение 16 уроков дети изучали две главы – «Основы учения о клетке», «Размножение и индивидуальное развитие организмов».

Глава «Основы учения о клетке». В этой главе учащиеся знакомятся с такими темами: «Цитология – наука о клетке», «Химический состав клеток», «Белки и нуклеиновые кислоты», «Органоиды клетки, их функции», «Обмен веществ», «Биосинтез белков в живой клетке».

Глава «Размножение и индивидуальное развитие организмов», здесь говорится о размножении организмов, процессах митоза и мейоза, индивидуальном развитии организма [14].

Фрагмент урока  на тему: "Цитология – наука о клетке"

Цитология – наука, изучающая  строение, функции эволюцию клеток. Клетка – это самая мелкая единица  организма, граница его делимости, наделённая жизнью и всеми основными признаками целого организма.

Рис. 5. Цитология  – наука о клетке

На уровне клетки проявляются свойства живого, как  способность к обмену веществ  и энергии, авторегуляция, размножение, рост, развитие, реагирование на раздражения.

Клетка - сложная, целостная система, образованная из взаимодействующих компонентов.

1665 г. - Р. Гук  (англ.) изобрел первый микроскоп.