Использование информационных технологий придает уроку современную форму и направленность. Компьютерные технологии в обучении предоставляют возможность ученику выбрать собственный темп изучения материала, закрепить зрительные образы. Однако, такие уроки часто воспринимаются учащимися как сеанс в кинотеатре и должного учебного эффекта не дает. Урок должен быть не только зрелищным и интересным, но и доступным для использования учеником при подготовке домашнего задания.
Запоминание учебного материала происходит в процессе многократного его повторения и воспроизведения, поэтому при конструировании компьютерных уроков я опираюсь на естественный механизм формирования памяти ребенка.
На этапе закрепления полученных знаний я предлагаю ученикам задания, поиск ответов на которые требует многократного возвращения в текст лекции. Большую эффективность имеют такие формы работы, как самостоятельное создание словаря терминов, изученных на уроке, ответы на контрольные вопросы. Важно, чтобы работа была сделана в школе под руководством учителя. В конце урока ученик переносит на электронный носитель текст лекции и выполненное задание.
Таким образом, итогом совместной работы учителя и ученика на уроке является небольшое электронное учебное пособие по биологии, которое в дальнейшем можно использовать для подготовки к экзамену (Приложение 3).
Урок в 10 классе показывает возможности использования компьютерных технологий при изучении общей биологии.
Цель урока: Изучить строение и свойства плазматической мембраны клетки. Продолжить формирование навыков самостоятельного изучения и закрепления знаний по биологии, используя компьютерные технологии.
Задачи урока:
Образовательные: учащиеся должны усвоить, что
- изучением свойств живого организма занимаются различные естественные науки (биология, химия, физика);
- плазматическая мембрана – это органоид клетки, выполняющий определенные функции;
- плазматическая мембрана состоит из органических веществ, которые определяют ее структуру;
- осуществление транспорта веществ через мембрану – это функция, обеспечивающая жизнедеятельность клетки;
- транспорт веществ через мембрану проходит избирательно, пассивно и активно.
Развивающие: учащиеся должны научиться
- формулировать определение плазматической мембраны;
- связывать функциональные особенности мембраны со свойствами химических веществ, входящих в ее состав;
- навыкам самостоятельного изучения и закрепления знаний по биологии с использованием информационных технологий.
Воспитательные: учащиеся должны убедиться, что
- человеческий разум способен изучить такие свойства объектов, которые не обнаруживаются простым наблюдением;
- познание свойств живого организма возможно только при интеграции знаний, полученных различными науками.
Оборудование: персональные компьютеры.
Тип урока: Урок изучения нового материала с использованием информационных технологий.
Методы проведения урока:
- актуализация знаний в виде практической работы учащихся на компьютере,
- краткое объяснение нового материала в форме лекции (с использование презентации. Приложение 1),
- самостоятельное изучение учащимися нового материала,
- закрепление полученных знаний:
1) создание словаря терминов, изученных на уроке;
2) практическая работа с текстом лекции при ответе на контрольные вопросы.
Понятия, использованные на уроке и изученные учащимися на других учебных предметах: диффузия, осмос, катализатор, ионы (катионы и анионы), разность потенциалов.
Ход урока
I. Организационный момент
II. Актуализация знаний:
Практическая работа учащихся на компьютере, выполняется индивидуально. (8 - 10 минут)
Комментарий: желательно предоставить несколько вариантов заданий, чтобы работа учащихся была более самостоятельной. Не бойтесь помощи детей друг другу. При многократном повторении такого рода заданий, они все равно запоминаются.
Задание 1
1) Прочитать предложения, вставить необходимые пропущенные слова и выражения, выбирая их из данного списка: жиры, вода, белки, углеводы, нуклеиновые кислоты, минеральные соли, нерастворимые в воде, растворимые в воде, растворимые в органических растворителях, гидрофобная «головка», гидрофильный «хвост», восстановление структуры белка, первичная, вторичная, третичная, четвертичная, разрушение структуры белка, субклеточный, клеточный, тканевый, биосферный, структурная, функциональная единица живого, нуклеотиды, триплеты, аминокислоты
- Клетка – это _____________________________________________________________.
- В состав живого организма входят неорганические вещества - __________________.
- В состав живого организма входят органические вещества - ____________________.
- Моносахаридам свойственно - _____________________________________________.
- Жирам свойственно - _____________________________________________________.
- Молекула жира имеет структуру: ___________________________________________.
- Белки состоят из _________________________________________________________.
- Белки имеют ___________________________________________________ структуру.
- Что происходит в процессе денатурации белков? _____________________________.
- Что происходит в процессе ренатурации белков? _____________________________.
- Нуклеиновые кислоты образованы _________________________________________.
- Клетка изучается на _____________________________ уровне организации материи.
- Органоиды клетки изучаются на __________________ уровне организации материи.
2) Тест. «Свойства и функции органических веществ клетки»
- Какие из перечисленных веществ относятся к моносахаридам?
а. Крахмал
б. Лактоза
в. Гликоген
г. Рибоза - Какие из перечисленных веществ относятся к полисахаридам?
а. Крахмал
б. Лактоза
в. Глюкоза
г. Дезоксирибоза - Какие функции выполняют углеводы?
а. Структурную
б. Гормональную
в. Энергетическую
г. Каталитическую - Верно ли утверждение: «Фосфолипиды сложные эфиры глицерина и жирных кислот»?
а. Да
б. Нет - Какие функции выполняют липиды?
а. Ферментативную
б. Защитную
в. Структурную
г. Фотосинтезирующую - Чем отличается молекулы фосфолипидов от жиров?
а. Аминокислотой
б. Глицерином
в. Нуклеотидом
г. Остатком фосфорной кислоты - Какие химические элементы входят в состав белков?
а. C H N O S
б. C H S F
в. C H K P Pl
г. C H F P R - Какие связи образуются между молекулами аминокислот первичной структуры белка?
а. Ионные
б. Пептидные
в.Ковалентные
г. Водородные - Какие связи стабилизируют вторичную структуру белка?
а. Ионные
б. Пептидные
в. Водородные
г. Все верно - Верно ли утверждение: «Денатурация белка происходит при нагревании»?
а. Да
б. Нет - Фрагмент ДНК содержит 300 А-нуклеотидов и 400 Ц-нуклеотидов. Сколько нуклеотидов Т и Г содержится в данном фрагменте?
а. 600 Т и 800 Г
б. 300 Т и 400 Г
в. 500 Т и 600 Г
г. 800 Т и 1200 Г
III. Организация учащихся на формирование новых знаний по теме «Строение плазматической мембраны клетки. Транспорт веществ через мембрану»
Краткое объяснение нового материала учителем в форме беседы или лекции с использованием презентации. (10 – 12 мин)
Клетка – элементарная структурная и функциональная единица живого организма. (Рис. 1)
Изучением живой клетки занимаются такие науки, как: физика, биофизика, химия, цитология, кибернетика.
Со времени создания клеточной теории (1839) представления о строении клетки и ее органоидов, их химическом составе сильно изменились.
Современные методы исследования клетки невозможны без светового и электронного микроскопа. Для разделения органоидов клетки используют центрифугирование, для разделения биологических молекул используют хроматографию и электрофорез. С помощью радиоактивных изотопов можно изучать скорость прохождения химических реакций в живой клетке.
Все клетки состоят из трех частей: оболочки, цитоплазмы и ядра (Рис. 1) [5]
Оболочка клетки – это комплекс из клеточной стенки и плазматической мембраны, отделяющий клетку от окружающей среды.
Клеточная стенка Клетки животных, растений и грибов различаются по строению наружного слоя оболочки. У растений и грибов на поверхности клеток расположена клеточная стенка. У растений она состоит из полисахарида - целлюлозы, у грибов - из хитина. Клеточная стенка представляет собой защитную оболочку, обеспечивает тургор клеток, через клеточную стенку проходит вода, соли, молекулы органических веществ.
У животной клетки клеточной стенки нет. К цитоплазме примыкает плазматическая мембрана
Плазматическая мембрана (плазмалемма). Под клеточной стенкой расположена плазматическая мембрана (мембрана - кожица, пленка), граничащая непосредственно с цитоплазмой. Толщина плазматической мембраны около 10 нм. В состав плазматической мембраны входят углеводы, белки и липиды. Они упорядоченно расположены и соединены друг с другом химическими взаимодействиями. (Рис. 2)
Клетки, образующие у многоклеточных животных разнообразные ткани (эпителиальную, мышечную и др.), соединяются друг с другом. В местах соединения двух клеток мембрана каждой из них может образовывать складки или выросты, которые придают соединениям особую прочность. Соединение клеток растений обеспечивается путем образования тонких каналов, которые заполнены цитоплазмой и ограничены плазматической мембраной. По таким каналам, проходящим через клеточные оболочки, из одной клетки в другую поступают питательные вещества, ионы, углеводы и другие соединения.
На поверхности многих клеток животных могут находиться мелкие тонкие выросты цитоплазмы, покрытые плазматической мембраной, – микроворсинки.
Плазматическая мембрана выполняет важные функции.
1. Она образует барьер, отделяющий внутреннее содержимое клетки от внешней среды.
2. Транспорт веществ. Между клетками и внешней средой постоянно происходит обмен веществ. Из внешней среды в клетку поступает вода, разнообразные соли в форме отдельных ионов, неорганические и органические молекулы (эндоцитоз). Они проникают в клетку через очень тонкие каналы плазматической мембраны. Благодаря избирательной проницаемости (полупроницаемости) плазматической мембраны из клетки выводятся продукты обмена, а также вещества, синтезированные в клетке (экзоцитоз).
Транспорт через мемрану может проходить различными путями. Транспорт вещества в сторону меньшей концентрации носит название диффузии. Перенос веществ часто происходит с помощью транспортных белковых молекул-переносчиков, встроенных в мембрану. Водорастворимые вещества проходят через поры.
3. Осуществляет распознавание внешних стимулов (раздражителей) благодаря наличию рецепторных участков.
Функциональные особенности мембраны определяются ее химическим составом и структурой.
Строение мембраны. (Рис.2)
В настоящее время общепринята жидкостно–мозаичная модель строения мембраны. [1]. Молекулы липидов в плазматической мембране расположены в два ряда и образуют сплошной слой. Больше всего в мембранах фосфолипидов, в них содержится остаток фосфорной кислоты. Молекулы фосфолипидов в бислое расположены таким образом, что гидрофильные «хвосты» (глицерин) обращены внутрь, а гидрофобные «головки» (жирные кислоты) - наружу, к водной среде. Поэтому мембрана отделяет внутреннее содержимое клетки от окружающей среды.
На поверхности мембраны образуется наружный рецепторный слой углеводов – гликокаликс. Образование гликокаликса, так же как и клеточных стенок растений, происходит благодаря жизнедеятельности самих клеток. Гликолипиды, гликопротеиды, липопротеиды распознают вещества, которые находятся вокруг клетки.
Помимо липидов в состав мембраны входят белки (до 60 %). Они определяют специфические функции мембраны. Молекулы белков и липидов подвижны, способны перемещаться, главным образом в плоскости мембраны. Молекулы белков не образуют сплошного слоя. (Рис.3)
Различают:
а) периферические белки - расположенные на наружной или внутренней поверхности мембраны,
б) полуинтегральные белки – погружены в бислой на различную глубину, поддерживают структуру мембраны,
в) трансмембранные белки – пронизывают мембрану насквозь, контактируя при этом с наружной и внутренней средой клетки, катализируют реакции обмена веществ, обеспечивают транспорт катионов и анионов, образуют поры [6].
Транспорт веществ. Существуют различные механизмы транспорта веществ через мембрану.
- Пассивный транспорт идет без затраты энергии – это диффузия и осмос.
Вещества перемещаются из области высокой концентрации в область более низкой, т. е. по градиенту концентрации. Скорость транспорта зависит от величины градиента. Через бислой легко проникают молекулы жирорастворимых веществ. Молекулы воды, которая является растворителем веществ, могут проникать через бислой, т. к. они очень малы и нейтральны (осмос). Через поры проходят молекулы сахаров, аминокислот, нуклеотидов и другие полярные молекулы. (Рис. 4) - Активный транспорт идет против электро - химического градиента.
Осуществляют его молекулы – переносчики, работа которых требует затрат энергии АТФ. Наиболее изученная система - это калий – натриевый насос (Рис. 4). Концентрация ионов К+ внутри клетки выше, чем снаружи, а концентрация ионов Na+ в клетке меньше, чем снаружи. Клетка активно перекачивает К+ внутрь клетки, а Na+ наружу. На это уходит почти треть энергии клетки. Благодаря этому механизму поддерживается в рабочем состоянии мембрана (создается напряжение) и через нее возможен транспорт других веществ. В нервных клетках так проводится нервный импульс. - Фагоцитоз (эндоцитоз) (Рис.4)
Молекулы органических веществ, например белков и полисахаридов, частицы пищи, бактерии поступают в клетку путем фагоцитоза (греч. “фагео” – пожирать). В фагоцитозе непосредственное участие принимает плазматическая мембрана. В том месте, где поверхность клетки соприкасается с частицей какого-либо плотного вещества, мембрана прогибается, образует углубление и окружает частицу, которая в “мембранной упаковке” погружается внутрь клетки. Образуется пищеварительная вакуоль, в ней перевариваются поступившие в клетку органические вещества.
Таким же образом клетка поглощает крупные капли воды. Этот процесс называется – пиноцитоз. Явление фагоцитоза было открыто русским ученым, лауреатом Нобелевской премии, И. И. Мечниковым.
Выводы.
- Оболочка клетки имеет жидкостно-мозаичное строение. Функциональные особенности ее определяются ее химическим составом и структурой.
- Через мембраны живой клетки вещества могут проникать как пассивно, так и активно, если:
- они способны растворить липиды мембраны,
- они растворены в воде и имеют достаточно малые размеры молекул,
- в клетке концентрация этих веществ меньше, чем в окружающей среде,
- есть специальные молекулы – переносчики веществ, запрограммированные на перенос этих веществ.
- Не все вещества, окружающие клетку, способны проникнуть через мембрану. Следовательно, мембрана - полупроницаема.
- Мембрана транспортирует в клетку те вещества, которые необходимы для собственного обмена веществ, т. е. транспорт – избирателен.
IV. Организация учащихся на закрепление новых знаний. (20 – 25 мин)
Задание:
- Прочтите материал лекции.
- На своем компьютере создайте файлы «Словарь терминов» и «Контрольные вопросы».
- Создайте словарь терминов. Приложение 2.
- Отвечайте на контрольные вопросы.
Метод работы:
- записать термин (контрольный вопрос)
- в тексте лекции найти нужный материал,
- выделить его,
- копировать,
- вставить значение термина (ответ на контрольный вопрос)
Словарь терминов: клетка, оболочка клетки, клеточная стенка, плазматическая мембрана, транспортные молекулы- переносчики, гликокаликс, периферические белки, полуинтегральные белки, трансмембранные белки, пассивный транспорт, активный транспорт, эндоцитоз, экзоцитоз, фагоцитоз, пиноцитоз.
Контрольные вопросы.
- Что такое – оболочка клетка?
- Какие вещества входят в состав плазматической мембраны?
- Из каких слоев образована оболочка растительной клетки?
- Из каких слоев образована оболочка животной клетки?
- Благодаря каким свойствам липиды способны образовывать мембраны?
- Благодаря каким функциям белки способны участвовать в транспорте веществ через мембрану?
- Перечислите функции плазматической мембраны?
- Как происходит пассивный транспорт через мембрану?
- Как происходит активный транспорт через мембрану?
- Какова функция калий-натриевого насоса?
- Что такое фагоцитоз, пиноцитоз?
Домашнее задание: Распечатать или перенести на электронный носитель текст лекции и выполненное задание. Выучить к следующему уроку.
Литература
- Общая биология. Учебник для 10 – 11 класса. В.К.Шумный, Г.М. Дымшиц, А.О. Рувинский. М. «Просвещение». - 2006.
- А.В. Пименов. Уроки биологии в 10 (11) классе. Развернутое планирование. Ярославль. Академия развития. - 2001.
- Н.И.Сонин. Общая биология. 10 класс./ М. ДРОФА. – 2006.
- Н.Грин, У Стаут, Д.Тейлор. Биология. В 3-х томах. М. Мир. - 1996.
- Джеймс Бивен. Иллюстрированное руководство по анатомии и физиологии. ВНЕШСИГМА. - 1998.
- Г.И.Локшин. Биология (краткий курс для школьников и абитуриентов). М. Лист. – 1998.