Тип урока: комбинированный.
Цель урока: формировать исследовательские компетенции у учащихся методом проектной технологии.
Задачи:
- Обучающая: познакомить обучающихся с особенностями строения и жизнедеятельности бактерий, выявить их роль в жизни человека и современной биосфере.
- Развивающая: формировать умения и навыки работать с научной литературой, формулировать и решать проблемы, проводить простейшие эксперименты.
- Воспитательная: развивать творческие и коммуникативные способности обучающихся.
Оборудование:
- микроскопы,
- цифровой микроскоп,
- лабораторное оборудование,
- культура масляно-кислых бактерий,
- рабочие тетради к уроку (ПРИЛОЖЕНИЕ 1),
- слайдовая презентация.
Ход урока
Вступительное слово учителя: Около 5 млрд. лет назад, на Земле было пустынно. Над пустынными просторами без конца и без края ползли низкие зеленые (от избытка хлора в воздухе) тучи и почти не переставая, лили горячие дожди. Неделями, месяцами, годами заливали они равнины, пологие холмы и дымившиеся сопки вулканов. Из края в край гулял по Земле ветер, встречая на своем пути только камень. Лишь временами раздавался клекот огненных лав, с шипением изливавшихся и застывающих. В разводьях туч изредка появлялось мутное, зеленоватое солнце. Оно отражалось в мелких озерах-морях, которые можно было бы перейти вброд. Только некому было ни ходить, ни летать, ни ползать - ничего живого не было на Земле, опаленной, темной, с ядовито-кислой водой, с ядовитым воздухом. И долго еще планета была безжизненной и пустынной. Миллионы и миллионы лет прошли, прежде чем в раннем докембрии, около 3,5-3,8 млрд. лет назад, появились бактерии, а затем и сине-зеленые водоросли, производительницы свободного кислорода.
Итак, они появились… Бактерии господствовали на Земле около 2 миллионов лет прежде, чем появились другие организмы. Пройдя такой длинный эволюционный путь, они до сих пор являются процветающей группой организмов. В настоящее время их можно встретить практически везде. Даже там, где другие живые организмы выжить не могут. Их находят в струях гейзеров с температурой около 105° С, в вечной мерзлоте Арктики, где они пробыли 2-3 млн лет. В океане, на глубине 11 км; на высоте 41 км в атмосфере; в недрах земной коры на глубине в несколько километров.
Бактерии прекрасно себя чувствуют в воде, охлаждающей ядерные реакторы; остаются жизнеспособными, получив дозу радиации, в 10 тыс. раз превышающую смертельную для человека. Они выдерживали двухнедельное пребывание в глубоком вакууме; не погибали в открытом космосе, помещённые туда на 18 ч, под смертоносным воздействием солнечной радиации. Бактерии освоили все сферы жизни (водную, наземно-воздушную, почву, организмы других животных), и живут в организмах растений и животных)
I. Постановка познавательных задач:
- Почему бактерии, являясь одними из древних на Земле, пройдя длинный эволюционный путь, широко распространены и существуют наряду с высокоорганизованными организмами?
- Возможно ли существование современной биосферы и человека в ней без бактерий?
II. Решение познавательных задач.
Учитель: Как вы думаете, сколько живых организмов находится сейчас в нашем кабинете?
Учащиеся считают друг друга, растения. Догадываются о микробах, которые тоже присутствуют в помещении.
Учитель: Сколько бактерий находится в кабинете? Почему нельзя назвать их точное количество?
Учащиеся объясняют, что бактерии являются невидимыми, в связи с тем, что имеют микроскопическое строение.
2. Рассказ учителя об особенностях строения и жизнедеятельности бактерий. Работа обучающихся в рабочих тетрадях к уроку.
Строение бактерий.
Бактерии – это примитивные одноклеточные организмы, имеющие микроскопические размеры. Давайте познакомимся с их строением.
Величина бактерий измеряется в микрометрах (мкм). (1 мкм. равен 10-6м.). Средние размеры бактериальной клетки от 0,1 до 28 мкм.
Бактериальная клетка окружена плотной оболочкой, благодаря которой она сохраняет постоянную форму. Прочность оболочке придает муреин, который характерен только для бактерий и не встречается в растительных и животных клетках. В цитоплазме располагается ядерное вещество, так как оформленного ядра у бактерий нет.
Многие бактерии подвижны, и эта подвижность обусловлена наличием у них одного или нескольких жгутиков. Жгутик может вращаться со скоростью 3000 об/мин. Скорость высокая, если сравнивать со скоростью передвижения человека. Человек, передвигаясь с такой скоростью проходил бы за час 20-30 км., а не 4-5.
Задание в тетрадях к уроку №1. Подписать основные органоиды бактериальной клетки.
Лабораторная работа (Инструктаж по технике безопасности)
“Рассматривание бактериальной клетки под микроскопом” определение формы бактерии.
Задание в тетрадях к уроку №2. Зарисовать бактерию.
Демонстрация бактериальной клетки в цифровой микроскоп.
Беседа о многообразии формы бактериальных клеток.
Задание в тетрадях к уроку №3. Подписать название форм бактерий
Особенности жизнедеятельности бактерий.
Дыхание у бактерий осуществляется следующими способами: с использованием кислорода воздуха (аэробное) и с использованием кислорода, полученного посредством расщепления веществ (анаэробное) и которым кислород воздуха не нужен. Значит, бактерий по типу дыхания мы можем разделить бактерии на два типа: аэробы и анаэробы.
Задание в тетрадях к уроку №4. Заполните схему в тетрадях.
Способы питания бактерий столь же разнообразны, как и условия их жизни. Пожалуй, нет такого органического вещества, которое не подошло бы в пищу тем или иным бактериям. Большинство бактерий питаются готовыми органическими веществами. Лишь некоторые из них, такие как цианобактерии, или сине-зеленые водоросли могут питаться в процессе фотосинтеза (фототрофы). Только кислород в отличие от растений они при этом не выделяют. Некоторые бактерии питаются такими “малосъедобными” веществами, как аммиак, соединения железа, серы, сурьмы. Они получают необходимую энергию для процессов жизнедеятельности, окисляя неорганические вещества (хемотрофы). Бактерии, питающиеся готовыми органическими веществами можно поделить на две группы: сапрофиты, паразиты.
Задание в тетрадях к уроку №5. Заполните схему в тетрадях.
Размножаются бактерии простым делением надвое. Каждые 20 мин в благоприятных условиях количество некоторых бактерий может удваиваться. Если, например, в организм человека попала всего одна такая бактерия, то через 12 ч их может стать уже несколько миллиардов. При такой скорости размножения потомство от одной бактерии за 5 суток может образовать массу, которая может заполнить за 5 суток все моря и океаны. Но этого не происходит. Как вы думаете почему? Оказывается большинство бактерий погибает под действием солнечного света, высушивании, недостатке пищи, нагревании, под действием дезинфицирующих средств. На этом основаны и методы борьбы с бактериями.
В неблагоприятных условиях (при недостатке пищи, влаги, резких изменениях температуры) цитоплазма бактериальной клетки, сжимаясь, отходит от материнской оболочки, округляется и образует внутри нее на своей поверхности новую, более плотную оболочку. Такую бактериальную клетку называют спорой. Споры некоторых бактерий сохраняются очень долго в самых неблагоприятных условиях. Они выдерживают высушивание, жару и мороз, не сразу погибают даже в кипящей воде. Споры легко разносятся ветром, водой и т. д. Их много в воздухе и почве. В благоприятных условиях спора прорастает и становится жизнедеятельной бактерией. Споры бактерий – это приспособление к выживанию в неблагоприятных условиях.
3. Подведение итогов мини-проекта “Если б не было бактерий”. Отчеты групп.
1-я группа. “Роль бактерий в круговороте веществ”
Наша группа выясняла, что происходит с остатками растений и трупами животных после их смерти. В природе постоянно происходит гибель живых организмов. Почему же планета не превращается в гигантское кладбище неразложившихся трупов? Кроме того, живые организмы накапливают в своем теле различные химические элементы. Существуют данные, что если не будет происходить круговорот веществ, то жизнь в океане прекратится приблизительно через 2 тысячи лет, а на суше через 60-100 лет.
Так вот, главная роль в разложении органических веществ принадлежит бактериям и грибам. Они могут разлагать органические вещества, отмерших организмов до минеральных веществ, которые могут использовать растения. Бактерии тем самым расчищают дорогу для новой жизни. Большинство процессов, происходящих в почве, носит биологический характер, то есть связано с жизнедеятельностью бактерий. Об этом свидетельствует огромное число бактерий в почве. Так, в бедных тундровых и песчаных почвах их насчитывается до 500 млн. бактерий в 1 грамме, в слабоподзолистых - до миллиарда, а в черноземах - от 2 миллиардов и выше. Общий вес микробов в пахотном слое 1 гектара достигает 4-5 тонн. Любой комочек почвы, богатый перегноем, - это крохотный мир деятельности микробов.
Вывод: бактерии разлагают органические вещества до минеральных, способствуют круговороту веществ, без чего жизнь на земле была бы не возможной.
Группа 2. Клубеньковые бактерии (симбиоз с бобовыми растениями)
Продолжая тему значения бактерий в почвообразовании, наша группа, выясняла какова роль бактерий в повышении плодородности почвы.
Улучшая качество почвы, человек использует органические и минеральные удобрения.
Есть и третий тип удобрений – зеленое. Его использовали еще в Древней Греции и Древнем Риме. Там на зеленые удобрения сеяли озимую рожь и горчицу. В Древнем Египте как зеленое удобрение сеяли клевер. В современной агротехнике используют севообороты. Обязательно высеивают на полях раз в 3-4 года растения семейства бобовых.
Клевер
Много клевера сортов:
Белый, желтый, красный…
Сладок запах их цветов
В летний полдень ясный.
В них сокрыт обильный мед,
Вкусный и душистый.
И недаром жадно льнет
Шмель к ним волосистый.
Земледельцу клевер – клад.
Дар чудесный неба.
И везде его велят
Сеять возле хлеба.Ничего от почвы он
Даром не похитит.
Ею вскормлен и взращен,
И ее насытит.
Мы постарались выяснить почему. Оказывается, несмотря на огромное количество азота в атмосфере (78%) растения, так нуждающиеся в этом химическом элементе, не могут его усвоить. В этом им могут способствовать бактерии, поселяющиеся в корнях бобовых растений. Их так и называют – клубеньковые. Эти бактерии выделяют азотистые соединения, которые используют растения. От растения бактерии получают углеводы и минеральные соли. Связь, которая возникла между этими организмами, полезна им обоим и называется симбиозом. Бобовые растения (вика, клевер, горох, фасоль, люцерна) накапливают азот в своих телах и обогащают почву азотом. Хороший клевер накапливает за лето около 150 кг. азота на гектар. Вот почему эти растения могут использоваться как зеленое удобрение.
Вывод: Бактерии улучшают качество почвы, повышают ее плодородие.
Учитель. Бактерии имеют важное значение не только в природе, но и в жизни человека. В пищевой промышленности бактерии используют для квашения овощей, силосования кормов, получения кисломолочных продуктов. Но есть бактерии, которые портят рыболовные сети, старинные книги, недостаточно хорошо просушенное сено, продукты питания. Влияние бактерий на продукты питание выясняла следующая группа.
Группа 3. Бактерии и продукты питания
Цель: Выявить влияние бактерий на продукты питания.
Наша группа поставила опыт. Мы взяли три банки. В 2 банки налили сырого молока, а в третью банку – кипяченое. Накрыли крышками одну банку с сырым молоком и одну с кипяченым. Наблюдение проводили в течение 3-х дней. Результаты получились следующими. Сырое молоко в банке, незакрытой крышкой, скисло. В двух других банках появился неприятный запах, который у некипяченого молока был более сильным.
Анализируя результаты опыта, мы пришли к выводу, что бактерии гниения испортили молоко, а бактерии молочно-кислого брожения превратили его в простоквашу, которую можно употреблять в пищу.
Учитель: Кисломолочные продуты не только можно, но и нужно употреблять. Вроде бы испорченный продукт через некоторое время вдруг приобретает совершенно новый вкус и приятный аромат. Люди давно заметили это свойство молока и употребили его себе во благо. Русские издавна готовят простоквашу и варенец, грузины – мацони, казахи – кумыс, украинцы – ряженку, болгары – йогурт. Все это кисло-молочные продукты. В качестве заквасок используются чистые культуры молочнокислых бактерий. Занимаясь проблемами долгожительства И. И. Мечников в начале XX в. пришел к выводу, что одной из причин преждевременного старения является постоянное отравление организма продуктами распада пищи. Молочно-кислые бактерии выделяют кислоту, которая подавляет жизнедеятельность гнилостных бактерий, а это прямой путь к долголетию.
Следующая наша группа попыталась выяснить наличие бактерий молочно-кислого брожения в продуктах питания.
Группа 4. Мы провели контрольную закупку молочных продуктов в палатке, расположенной рядом со школой. Нами были куплены: сметана, кефир, ряженка, йогурт (Липецкого молокозавода) и йогурт Фруттис. Все образцы были нами исследованы. Для этого для каждой культуры взяли по 5 пробирок, и сделали серию разведений. В первой приготовили взвесь, во вторую перенесли пипеткой 1 мл. и добавили 9 мл. воды. Из второй операции повторили в третью. Это дало возможность получить нужную концентрацию клеток для удобства наблюдения. Каждое последующее разведение уменьшало концентрацию клеток в 10 раз. В пятой пробирке их стало меньше в 10000 раз. На предметное стекло нанесли каплю суспензии и накрыли покровным стеклом. Рассмотрели под микроскопом.
Во всех исследуемых образцах обнаружили бактерии молочно-кислого брожения. Особенно много их содержалось в образце под номером 2, то есть в кефире. Таким образом, все эти продукты питания полезно использовать в пищу.
Учитель: Бактерии являются возбудителями многих болезней. Такие бактерии называются патогенными. Бактерии могут вызывать заболевания растений, животных, человека. У человека бактерии вызывают такие заболевания как ангина, тиф, холера, дизентерия, столбняк, туберкулез и другие, всего около 200.
В летописях средних веков описаны страшные картины свирепствования чумы. Чума известна с глубокой древности. В VI веке в Византийской империи чума продолжалась 50 лет и унесла 100 миллионов человек. От чумы в XIV веке в Европе погибла четверть населения – 10 миллионов человек. Чуму называли черной смертью. Ее эпидемии производили трагическое опустошение. Они вызывали отчаяние и ужас у людей, беспомощных перед неминуемой смертью. Так описывает “черную смерть” А.С. Пушкин в “Пире во время чумы”
Царица грозная, Чума
Теперь идет на нас сама
И льстится жатвою богатой;
И к нам в окошко день и ночь
Стучит могильною лопатой…
Что делать нам? и чем помочь?
Города и селения вымирали, на улицах можно было видеть только могильщиков.
Со временем люди научились бороться со многими болезнями. Зная причины болезни и пути заражения можно обезопасить себя. В настоящее время проводят специальные мероприятия для предупреждения заразных заболеваний. Людей заболевших бактериальным заболеванием лечат в больницах.
Следующая наша группа, и постарались узнать, как борются в настоящее время с бактериальными заболеваниями и в частности с таким опасным как туберкулез, для этого она посетила противотуберкулезный диспансер.
Группа 4. Видеосюжет (беседа с главным врачом Мичуринского противотуберкулезного диспансера)
Учитель: Следующая наша группа постаралась выяснить, насколько учащиеся нашей школы осведомлены о причинах бактериальных заболеваниях и мерах по их профилактике.
Группа 5. Мы провели анкетирование учащихся с 5 по 11 класс. В опросе приняли участие 137 человек. Школьники должны были ответить на вопрос: Какие правила гигиены следует соблюдать, чтобы избежать заражения инфекционными заболеваниями? Результаты опроса показали, что в целом ученики знают основные правила гигиены. Затруднились ответить 5 человек. Остальные называли основные правила гигиены. Так, 89 учащихся назвали более 5 правил, 58 – более 3-х. Лидировал ответ “мыть руки перед едой”. Это правило знает 132 ученика. На втором месте по популярности стояли правила “не есть немытые овощи и фрукты” и “следить за чистотой тела”. На вопрос “Всегда ли вы соблюдаете правила гигиены?” учащиеся ответили так:
а) всегда – 42 человека
б) часто – 76
в) изредка – 19
г) никогда – 0
Вывод: учащиеся знают основные правила гигиены, но не всегда их соблюдают.
Группа 6. О пользе соблюдения гигиенических правил.
Многие учащиеся в анкетах отмечали, что следует мыть руки перед едой. Мы решили проверить насколько верно это утверждение. Наша группа провела следующий опыт.
За два дня до опыта мы закрыли чашки Петри крышками. Приготовили питательную смесь: вымытый клубень картофеля очистили, разрезали пополам и вымочили 2 -3 ч в 1-% растворе соды, затем сварили его и разрезали на ломтики. Затем положили кусочки картофеля на фильтровальную бумагу в чашки Петри (это и есть питательная среда для выращивания бактерий). Прикоснулись к одной пластинке пальцем немытой руки, к другой – пальцем вымытой руки, предварительно хорошо вымыв руки с мылом. Через два дня сравнили результаты. В чашке Петри, где мы коснулись чистой рукой, практически отсутствовали бактериальные колонии. Тогда как на пластинке, которой касались немытой рукой, их было множество. Возможно, что среди бактерий были и возбудители заболеваний. Значит, следует перед едой обязательно мыть руки.
III. Формулирование выводов по уроку.
Учитель: А теперь давайте с вами вспомним вопросы, на которые мы попытались с вами дать сегодня ответы.
1. Почему бактерии широко распространены и существуют наряду с высокоорганизованными организмами?
Ответ:
а) большая скорость размножения в благоприятных условиях
б) образование спор как способ переживания неблагоприятных условий
2. Возможно ли существование современной биосферы и человека в ней без бактерий?
Ответ:
Жизнь без бактерий на Земле не возможна.
а) бактерии явились первыми земледельцами, сыграли ключевую роль в создании почвы и дали возможность растениям и животным освоить сушу.
б) бактерии разлагают органические вещества до минеральных, способствуя круговороту веществ.
Задание в тетрадях к уроку № 6.
IV. Подведение итогов урока, выставление оценок.
V. Задание на дом в рабочих тетрадях к уроку.