Урок экологии с использованием ИКТ, 9-й класс. Экологическое состояние воздуха в школе № 30 города Абакана и ее окрестностях. Частичный анализ почвы около школы и на пришкольном участке

Цель урока:

• изучение состояния воздуха в школе и ее окрестностях, а также изучение бактериального насыщения почвы, ее кислотности около школы и на пришкольном участке.

Задачи:

1. подвести итоги практических исследований по воздуху и почве;
2. определить роль бактерии в воздухе. Сравнить результаты, полученные в ходе исследований некоторых участков школы и ее окрестностей.
3. сравнить результаты опытов, проведенных по почве около школы и на пришкольном участке;
4. по окончании занятия создать презентацию проделанной на уроке работы.

Методы:

• наглядно-иллюстративный,
• частично-поисковый,
• сопоставительный,
• метод использования информационных коммуникативных технологий.

Ход урока

Вводное слово учителя. Мы изучили элективный курс “Экологический практикум”. Само название курса определяет круг вопросов, которые нам необходимо рассмотреть. Одной из тем является рассмотрение некоторых факторов окружающей среды, их безопасность для нашего здоровья. И, как следствие, наши возможности оказывать влияние на эти факторы. Беседа “Что оказывает влияние на наше здоровье?” Питание, состояние воздуха, наследственность, состояние воды, состояние почвы, здоровый образ жизни и т.д. Слово учителя. Название темы урока “Экологическое состояние воздуха и почвы в окрестностях нашей школы”, (запись темы в тетради). Слово учителя. Целью нашего занятия является изучение состояния воздуха и почвы в окрестностях нашей школы. Помимо разнообразнейших компонентов в воздухе и почве находятся и бактерии. Послушаем сообщения наших экспертов по этим микроорганизмам. Выступления учеников.

Бактерии — это микроорганизмы, по типу строения относящиеся к прокариотам. Это одноклеточные или объединенные в организованные группы палочки, спирохеты, кокки, неподвижные или, что бывает чаще, со жгутиками. Места обитание чрезвычайно разнообразны; в силу специфики метаболизма некоторые из них способны к выживанию там, где остальные живые организмы не могут существовать, ( слайд № 1).

Остатки морфологически дифференцированных прокариот обнаружены в породах возраста более 3,5 млрд. лет. Таким образом, бактерии функционируют на протяжении всей геологической истории Земли. В предельных для существования жизни (экстремальных) условиях бактерии обнаружены во льдах и горячих источниках, при значениях рН от 1 до 10, при полном отсутствии кислорода (строгий анаэробиоз), при гидростатическом давлении в несколько тысяч атмосфер, в условиях радиоактивного облучения.

Бактерии распространяются по воздуху и встречаются всюду: во всех типах почв и водоемов, на скалах и на снегах, в толще морей и океанов. Некоторые бактерии вступают в симбиоз с растениями, животными и организмом человека.

2 ученик.

Метанокисляющие бактерии используют природный газ метан как источник энергии и углерода. Они распространены в почвах и водоемах, участвуют в круговороте одноуглеродистых соединений в природе. Могут быть использованы для получения кормовой биомассы, богатой белком, а также для борьбы с накоплением метана в шахтах, (слайд № 2).

Метанобразующие бактерии обитают в затопленных почвах, болотах, в очистных сооружениях ( метантенках). Применяются для получения метана (биогаза) из различных органических отходов, что является сегодня одним из перспективных направлений развития малой энергетики.

Серобактерии, окисляющие сероводород и другие неорганические соединения серы, распространены в воде и грунтах морей и озер. Встречаются в почве, месторождениях серы и сульфидных минералов. Нередко образуют массовые скопления. Активно участвуют в круговороте серы в природе, предотвращают накопление в воде токсичного сероводорода.

3 ученик.

Ведущую роль играют бактерии в происходящих в природе процессах окисления и восстановления железа, что привело к образованию железорудных месторождений. Также бактерии участвуют в процессах разрушения полезных ископаемых, минералов и горных пород. Под действием микроорганизмов происходят первые стадии процессов торфообразования и углеобразования, которые заключаются в быстром разложении растительных остатков и накоплении устойчивых соединений типа лигнина и кутина (слайд № 3). Слово учителя – Сейчас перейдем к следующему этапу работы: поговорим о бактериях воздуха. Проанализируем лабораторную работу, которая проводилась на наших занятиях.

• Чашки Петри;
• пробирки биологические;
• ватные пробки;
• колбы конические 500мл;
• весы;
• мясной кубик;
• стаканчик;
• фильтр бумажный;
• лакмус;
• гидроксид натрия 10%;
• агар-агар.

ХОД РАБОТЫ: Приготовление мясо-пептонного агара. Приготовление на 1л среды: 50мл мясной воды наливают в кружку и при подогревании и помешивании добавляют 0,5 г пептона и 25мг поваренной соли. Затем в горячем состоянии фильтруют через двойной бумажный фильтр. После остывания проверяют рН по лакмусу или универсальному индикатору и устанавливают слабощелочную реакции, добавляя 10%-ный раствор гидроксида натрия.. К полученному мясо- пептонному бульон у прибавляют 20г агар- агара и доводят до кипения, быстро разливают по 15 мл в пробирки через воронку. Пробирки закрывают ватными пробками и стерилизуют в автоклаве или на водяной бане. Посев микроорганизмов из воздуха. Питательную среду, подготовленную и простерилизованную, перенести в стерильные чашки Петри. Стерильный питательный мясо-пептонный агар расплавляют, погрузив пробирки на 20-25 мин на водяную баню с горячей водой. Когда он расплавится, пробирку берут в правую руку. Дву мя пальцами левой руки (средним и указательным) вынимают из пробирки пробку, большим пальцем и мизинцем этой же руки приподнимают крышку заранее подготовленной стерильной чашки Петри так, чтобы в щель между крышкой и чашкой могла пройти верхняя часть пробирки, быстро выливают расплавленный агар-агар и закрывают чашку Петр и. Слегка покачивая чашку, распределяют среду равномерно по ее дну и оставляют стоять на ровной поверхности.

Когда агар полностью застынет и затвердеет, производят посев микроорганизмов и спор из воздуха. Для этого приготовленные чашки Петри (2-3) размещают в разных местах исследуемых помещений и на 5 мин открывают крышки. При этом микроорганизмы и споры содержащиеся в воздухе, постепенно осаждаются на открытой поверхности агар-агара. Через 5 мин чашки закрывают и на боковой поверхности крышки восковом карандашом отмечают, кто и где производил посев. Чашки Петри завертывают в бумагу и помещают в термостат на 7 дней при температуре 23-26°С. в термостате чашки Петри держат крышками вниз, чтобы конденсирующаяся влага не смачивала посева.

Можно поставить также следующий опыт: произвести посев из воздуха в одних и тех же условиях в четыре чашки Петри; одну из них оставить для контроля, в другую влить 1 мл раствора пенициллина или другого антибиотика, в третью положить немного растертого лука или чес нока (фитонциды), а четвертую в раскрытом виде подвергнуть облучению ультрафиолетовыми лучами под кварцевой лампой (расстояние от лампы 20 -30 см, время облучении – 20 мин), под действием ультрафиолетовых лучей гибнут микроорганизмы, но не 1-х споры.

В предыдущих занятиях по элективным курсам мы заложили опыт по изучению экологического состояния воздуха. Для этого простерилизовали 6 чашек Петри, разлили в них теплый мясной бульон и произвели посев в шести точках школы и ее окрестностей: № 1 — кабинет биологии, № 2 — 1 этаж, № 3 — спортивный зал, № 4 – дорога возле школы (ул. Пушкина), № 5 – спортивная площадка за школой, № 6 — кабинет химии. После десятиминутной выдержки чашки Петри закрыли и поместили в лабораторию в теплое место, предварительно сфотографировав заложенный опыт. Далее с интервалом одна неделя были проведены повторные снимки. Результаты опыта вы можете видеть на своих мониторах, (слайд № 4). Слово учителя. Рассмотрим более подробно фотоотчет о проделанном опыте и выполним задания, инструкции к которым лежат у вас на столах.

1. Рассмотрите фотоотчет об опыте по исследованию воздуха: машина 1,2 – проба № 1 , машина 3, 4 — опыт № 2, машина 5, 6 — опыт № 3, машина 7, 8 —опыт № 4, машина 9 – опыт № 5, машина 10 — опыт № 6.
2. Опишите увиденное в тетради, обратив внимание на:

а) прозрачность раствора,

б) наличие новообразований,

в) их количество, форму, цвет, размеры.

Слово учителя – Используя схему описания колоний, проанализируйте полученные вами результаты.

Схема списание колоний микроорганизмов.

1. Величина колонии (диаметр в миллиметрах). Различают точечные колонии (менее 1мм), мелкие (1-2мм), средние (2-4мм) и крупные (4-6мм не более).
2. Форма колония (округлая, неправильная, амебовидная, мицелиальная и др.)
3. Оптические свойства (отмечают прозрачность, наличие или отсутствие блеска).
4. Цвет, обусловленный способностью микроорганизмов синтезировать пигменты. Отмечают цвет колония и выделение пигмента в среду. Следует обратить внимание, что все грязно-белые колонии принято считать бесцветными.
5. Поверхность (гладкая, шероховатая, бугристая, складчатая и т.д.). Детально изучить поверхность колонии можно при помощи малого (8x15) увеличение микроскопа
6. Профиль (плоский, выпуклый, кратерообразный, каплевидный, конусовидный и др.) колоний лучше всего определять, глядя сбоку чашки Петри, слегка приоткрыв крышку.
7. Край колонии (ровный, волнистый, лопастной, ризоидный и др.) оценивают при помощи ручной лупы или малого увеличения микроскопа
8. Структура колонии (однородная, мелко- или крупнозернистая, волокнистая) определяется также при помощи малого увеличения микроскопа.
9. Консистенция колонии определяется в последнюю очередь при приготовлении мазка, прикасаясь к колонии иглой или петлёй. Различают маслянистую, тестообразную, вязкую, пленчатую, сухую ломкую и др. консистенции. Сделайте выводы по увиденному.Выступления учеников. Анализ опытов и описание колоний микроорганизмов из воздуха.

№ 1 — кабинет биологии. При рассмотрении в течение двух недель опыта, поставленного в кабинете № 20, наблюдалось следующее:

1. Величина колонии меньше 1мм;
2. Форма колонии округлая;
3. Прозрачность отсутствует, отсутствует блеск;
4. Желтоватый цвет обуславливает способность микроорганизмов синтезировать пигменты;
5. При детальном изучении с помощью малого увеличения (8x15), поверхность гладкая;
6. Профиль, при рассмотрении чашки Петри сбоку, выпуклый;
7. Рассматривая через лупу, край колонии ровный;
8. При помощи малого увеличения микроскопа, мы обнаружили, что структура колонии однородная;
9. Консистенция колонии, при взятии мазка иглой, маслянистая.

В кабинете № 20 между сменами проводится влажная уборка, он проветривается на каждой перемене, а также имеет большое количество цветов, поэтому количество колоний в нем минимальное.

№2-1 этаж. При рассмотрении в течение двух недель опыта, поставленного на 1 этаже, наблюдалось следующее:

1. Величина колонии средняя 2-4мм;
2. Форма колонии неправильная, амёбовидная;
3. Оптические свойства (отмечаем отсутствие блеска);
4. Образование желтого цвета обуславливает способность микроорганизмов синтезировать пигменты;
5. При детальном рассмотрении с помощью микроскопа (8x15) поверхность колонии шероховатая и бугристая;
6. Профиль колоний, глядя сбоку на чашку Петри, кратерообразный, конусовидный;
7. Рассматривая через лупу, край колонии волнистый и резоидный;
8. Структура колонии крупнозернистая, волокнистая;
9. Делая мазок, прикасаясь к колонии иглой, мы различили тестообразную, вязкую консистенцию колонии.

Поскольку на 1 этаже нет окон, и помещение редко проветривается, микроорганизмов много. № 3 — спортивный зал. При рассмотрении в течение двух недель опыта, поставленного в спортивном зале, наблюдалось следующее:

1. Величина колонии крупная, 4-6мм;
2. Форма колоний округлая, амебовидная;
3. Оптические свойства – отсутствие прозрачности и блеска;
4. Колонии желтого цвета, что обуславливает способность микроорганизмов синтезировать пигменты;
5. При детальном рассмотрении колонии через микроскоп (8x15), поверхность бугристая, складчатая;
6. Рассматривая колонию сбоку, отмечается кратерообразный конусовидный профиль;
7. Рассматривая колонию через лупу, края колонии волнистые, ризоидные;
8. Структура колонии крупнозернистая, волокнистая;
9. Консистенция колонии, при приготовлении мазка, тестообразная и ломкая. № 4 – дорога.

При рассмотрении в течение двух недель опыта, поставленного около дороги, наблюдалось следующее:

1. Величина крупной колонии в поставленном опыте 4-6мм;
2. Форма колоний неправильная, амёбовидная;
3. Прозрачность и блеск отсутствуют;
4. За две недели появился желто- серый налёт, что обуславливает способность микроорганизмов синтезировать пигменты;
5. При рассмотрении под микроскопом колонии, мы обнаружили, что поверхность бугристая, складчатая;
6. Рассматривая чашку Петри сбоку, профиль колоний кратерообразный и конусовидный;
7. Края колонии, рассматривая через лупу, имеют лопастной и волнистый вид;
8. Структура колоний крупнозернистая, волокнистая; № 5 – спортивная площадка.

При рассмотрении в течение двух недель опыта, поставленного на спортивной площадке за школой, наблюдалось следующее:

1. Величина колонии средняя: 2-4мм;
2. Форма колонии округлая;
3. Прозрачность и блеск отсутствуют;
4. Желтоватый налёт обуславливает способность микроорганизмов синтезировать пигменты;
5. При детальном изучении колонии с помощью малого увеличения (8x15), поверхность шероховатая;
6. Профиль, при рассмотрении чашки Петри сбоку, кратерообразный;
7. Рассматривая чашку Петри через лупу, край колонии лопастной;
8. При помощи малого увеличения микроскопа, мы обнаружили, что структура колонии однородная;
9. Консистенция колонии, при взятии мазка иглой, плёнчатая, сухая, ломкая. № 6 – кабинет химии.

При рассмотрении в течение двух недель опыта, поставленного в кабинете химии, наблюдалось следующее:

1. Величина колонии мелкая 1-2мм;
2. Форма колоний округлая;
3. Прозрачность и блеск отсутствуют;
4. Появился жёлтый налет, обусловленный способностью микроорганизмов синтезировать пигменты;
5. При рассмотрении под микроскопом, поверхность колонии гладкая;
6. Рассматривая чашку Петри сбоку, колонии имеют плоский, каплевидный профиль;
7. При помощи ручной лупы мы рассмотрели край колонии: он ровный;
8. Структура колоний однородная, мелкозернистая;
9. При взятии мазка мы увидели, что консистенция маслянистая.

Колоний образовалось немного, так как кабинет химии часто проветривается, и между сменами ведётся влажная уборка. Слово учителя.Во всех чашках произошли изменения. Н аибольшее количество новообразований наблюдалось в чашках, где посев производили возле дороги, в спортивном зале и на первом этаже. Причина: много людей и много машин. Видеофильм о бактериях почвы. Фильм – 10 класс “Бактерии” (видеокассета). Этот фрагмент подвел нас к следующему этапу сегодняшнего занятия – изучению почвы как экологического фактора.

Есть такое собирательное название – земля, которое пишется с маленькой буквы, и есть название нашей планеты Земля – с большой буквы. Видимо, под землей понимают поверхность планеты Земля. Мы говорим: растет на земле, упал на землю, построено на земле. Когда человек говорит, что он пашет землю или выращивает что- либо на земле, то он имеет в виду почву.

Почва, как тело природы, обладает разнообразными свойствами: удельный вес, объемный вес, пористость, пластичность, кислотность, плодородие. Некоторые из этих характеристик мы с вами сегодня проанализируем у почвы с пришкольного участка и у почвы, взятой непосредственно возле школы на клумбах.

Демонстрация фильма о почве; анализ рН кислотности почвы как фактора ее состава.

Слово учителя.

– Как определяется кислотность почвы?

Выступление ученика.

Почву называют самой насыщенной жизнью оболочкой Земли. В ней живут разнообразные организмы от высокоорганизованных млекопитающих до микроорганизмов растений и животных. Почву нельзя представить без организмов и их жизнедеятельности. Она начинает жить только при поселении на земной коре организмов и умирает при гибели организмов.

В одном грамме почвы содержится несколько миллионов аэробных и анаэробных организмов. При этом одни из них “занимаются” азотистыми соединениями в почве, другие фосфористыми, некоторые накапливают нужные растению питательные вещества, а другие разлагают их, обедняя почвы. Удивителен мир организмов почвы и их невероятно многочисленные и разнообразные проявления жизнедеятельности.

Практикум

Описание опыта № 1: в пробирку № 1 поместили почву с участка около школы, пробирку № 2 поместили почву с пришкольного участка. Прилили в пробирки дистиллированную воду, в три раза больше объемом, чем объем почвы, закрыли пробирки и тщательно встряхнули в течение минуты. Затем пронаблюдали за осаждением частиц почвы и структурой осадков. В пробирке № 1 почва осела быстрее, чем в пробирке № 2; раствор в пробирке № 1 был светлее, чем в пробирке № 2.

Приготовили бумажные фильтры, поместили в воронки, смочили и закрепили в кольце штатива. Поставили под воронки чистые сухие пробирки и профильтровали полученные ранее растворы. Полученные фильтры представляют собой почвенную вытяжку. Затем мы взяли пару лакмусовых бумажек и определили рН почвенного раствора в наших пробирках. В пробирке № 1 рН раствора был 5-6, а в пробирке № 2 рН раствора 6-7. Так как рН почвы влияет на некоторые виды растений, мы определили, что около школы можно выращивать различные виды цветов, потому что почва менее насыщенна, чем на пришкольном участке. Около школы за зиму она вытаптывается, утрамбовывается проезжающими машинами, поэтому истощается. На пришкольном участке почва более плодородная. Здесь можно выращивать сахарную свеклу, картофель, редис, огурцы, лук и т.д.

(Прилагается таблица)

Также несколько капель растворов из 2-х пробирок поместили на предметные стеклянные пластины, закрепили пробиркодержателями и над пламенем спиртовки выпарили воду. На предметных стеклах мы обнаружили кристаллики соли. На 1-ой пластине кристаллов было меньше, чем на 2-ой, так как почва пришкольного участка содержит больше солей. Также по почве мы провели анализы опытов по исследованию ее микроорганизмов. Приготовили мясной бульон и поместили туда небольшое количество почвенной взвеси, которую приготовили следующим образом.

Взяли навеску почвы, поместили в дистиллированную воду и размешали.

Описание колоний микроорганизмов по исследованию почвы с участка около школы:

1. Величина колоний средняя, диаметром 2-4мм;
2. Форма колоний неправильная, амебовидная;
3. Блеск отсутствует;
4. Серо-желтый цвет обуславливает способность микроорганизмов синтезировать пигменты;
5. При рассмотрении под микроскопом поверхность бугристая;
6. Рассматривая чашку Петри сбоку, мы определили, что профиль колоний кратерообразный, выпуклый;
7. Рассматривая через лупу, обнаружили края колоний волнистой и ризоидной форму;
8. С помощью малого увеличения микроскопа было видно, что структура колоний крупнозернистая;
9. Консистенция колоний при приготовлении мазка маслянистая.

Вывод: количество колоний небольшое, значит, в почве с участка около школы находится мало микроорганизмов, следовательно, почва недостаточно насыщенная, ее требуется удобрять.

Описание колоний микроорганизмов по исследованию почвы с пришкольного участка:

1. Величина колоний крупная, диаметром в 3-4мм;
2. Форма колоний амебовидная;
3. Прозрачность и блеск отсутствуют;
4. Желтый цвет колоний обуславливает способность микроорганизмов синтезировать пигменты;
5. При детальном изучении колонии под малым увеличением микроскопа ее поверхность шероховатая и складчатая;
6. Профиль конусовидный, выпуклый;
7. Края колонии волнистые;
8. Рассмотренная под микроскопом структура колонии крупнозернистая, волокнистая;
9. Консистенция колонии при приготовлении мазка с помощью иглы тестообразная.

Вывод: колоний на порядок больше, чем в 1-ом опыте. Исходя из этого, можно судить о том, что почва на пришкольном участке более плодородная.

4 ученик: – Огромна роль бактерий в природе: без их участия не могут происходить процессы круговорота биогенных элементов, разложение органических веществ, самоочищение водоемов и почвообразование. Азотфиксирующие бактерии (диазотрофы) обогащают биосферу связанным азотом. Способностью фиксировать атмосферный азот обладают клубеньковые бактерии, образующие клубеньки на корнях многих бобовых растений. В отсутствие бобовых растений клубеньковые бактерии могут жить в почве как сапрофиты. Активные штаммы этих бактерий используют для производства удобрений, например, нитрагина, применение которых повышает урожайность растений. Свободноживущие формы бактерий, такие как азотобактер и некоторые цианобактерии, связывают азот, который переходит в почву, повышая ее плодородие. Известно, что от количества цианобактерии на рисовых полях зависит урожай этой культуры. 5 ученик: – В результате деятельности сапрофитных гнилостных бактерий образуется почвенный перегной, который в дальнейшем превращается в минеральные соли под воздействием бактерий — редуцентов. Фитопатогенные бактерии наносят огромный ущерб растениеводству, поражая ценные породы плодовых, овощных и технических культур. Примерами могут служить черный бактериоз пшеницы, бактериальное увядание кукурузы, галлиоз хлопчатника, слизистая болезнь картофеля, черная бактериальная пятнистость томатов, сосудистый бактериоз капусты. Источниками первичной инфекции являются зараженные бактериями семена и почвы. Слово учителя: – Аналогично исследованию воздуха, нами был проведен опыт по изучению бактерий почвы. Результаты опыта можно наблюдать на мониторах ваших компьютеров. Выполните задание по инструкции № 2.

Инструкция № 2 к опыту по исследованию почвы.

1. Рассмотрите фотоотчет об опыте по исследованию почвы.
2. Опишите увиденное в тетради, обратив внимание на:

а) прозрачность раствора,

б) наличие новообразований,

в) их количество, форму, цвет, размеры.

Описание колоний учениками (по желанию).

Выводы: большее количество бактерий в более плодородных почвах. Слово учителя. Бактерии – это такие вездесущие организмы, что даже могут встречаться в задачах. Откроем страничку “Задачи” в “Главном меню” и выполним задания. В вашем распоряжении 5-7 минут. Решение задач и самопроверка по ключу. Слово учителя: – Целью нашего занятия сегодня было изучение состояния воздуха и почвы в окрестностях нашей школы. И я попрошу вас высказать свое мнение по этой проблеме: о важности воздуха и почвы, о присутствующих в них бактериях и роли этих бактерий. Но ваши ответы прошу представить в виде электронной презентации. Вам в помощь все разделы “главного меню”, где находится вся информация по сегодняшнему уроку. Темы ваших презентаций у вас на столах.

Создайте электронную презентацию в РоwerPoint! Для этого выполни следующие шаги: Пуск — Все программы — Migrosoft Office – РоwerPoint! 1, 2, 3 машины – Роль воздуха и его составляющих для здоровья человека; 4, 5, 6 машины — Роль почвы и ее составляющих для здоровья человека; 7, 8 машины – Роль бактерий в природе; 9, 10 машины – Вредное воздействие бактерий на человека.