Программа «Первые шаги в науке» (занятия «Экологической школы»)
(Приложение 12 к Мероприятию 5.9).
Автор-составитель:
ПРОГРАММА «Первые шаги в науке»
(занятия в «Экологической школе»
Ботанического сада Биофака МГУ имени »
Пояснительная записка
Учебный курс «Первые шаги в науке» является интегрированным курсом изучения биологии в рамках дополнительного образования школьников 5-8 классов (1 уровень) и 9-10 классов (2 уровень) на базе ботанического сада, что определяет основные цели курса:
· получение учащимися представлений о методах научного познания природы; развитие умений, связанных с исследовательской деятельностью;
· развитие у учащихся интереса к естественнонаучным знаниям; развитие личности
· развитие экологических знаний, ценностного отношения к природе;
· профессиональная ориентация (знакомство с профессией ученого - биолога, агронома).
Задачи курса:
· познакомить с некоторыми современными методами изучения растений;
· познакомить с многообразием растений на базе коллекции ботанического сада, современными подходами к классификации растений;
· развить познавательный интерес учащихся к изучению природы, привить навыки самостоятельной работы, позволяющей реализовывать полученные знания на практике.
· развить умения самостоятельного обучения и выполнения учебного исследования, представления полученных результатов;
· дать представление о науке «физиология растений» и познакомить с некоторыми методами изучения физиологических процессов, протекающих в растениях, и современными способами изучения процессов роста и физиологических механизмах функционирования растений;
· развить представления о тесной связи формы и функции растений, их внешнего и внутреннего строения; о растительном покрове как сложной интегрированной системе флоры и растительности;
· показать зависимости строения и жизнедеятельности растений от условий их существования;
· научить пользоваться определителями;
· познакомить с методикой составления гербария; знакомство с методиками биометрических измерений;
· приобретение навыков работы со световым микроскопом и бинокулярным стереоскопическим микроскопом;
· проведение анатомических и морфологических исследований
· знакомство с методами микроклонального размножения, основанными на высокой способности растений к регенерации
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ (48 ЧАС)
1 уровень
Модуль «Разнообразие растительного покрова земли. Принципы классификации растений» (9 ч.)
Знакомство с представителями различных семейств на базе коллекции ботанического сада (открытый, закрытый грунт). Составление тематических гербариев. Определение растений, с использованием определителя.
Осторожно: инвазионные вид. Знакомство с инвазионными видами растений. Наблюдение инвазионных видов на территории ботанического сада. Методы борьбы с ивазионными видами.
Примерные темы для исследований (коллективная проектная деятельность):
«Паспортизация растений ботанического сада».
«Морфологические признаки классификации листьев»
«Сравнительное изучение приспособленности растений к условиям среды обитания»
Экскурсии по ботаническому саду (дендрарий, оранжерея).
Модуль «Растения и среда обитания» (9 ч)
Среда обитания растений: экологические факторы среды. Взаимосвязь растений и климата.
Влияние условий внешней среды на строение вегетативных органов высших растений. Видоизменения вегетативных органов. Репродуктивные органы высших растений. Морфологические особенности цветков. Изучение морфологических изменений строения побегов, почек.
Растения и климат. Проведение фенологических наблюдений. Применение биометрических методов для оценки состояния растений.
Метаморфозы корней – корнеплоды, корневые шишки, контрактильные корни, досковидные корни и корни-подпорки, ходульные корни, корни-прищепки, дыхательные корни, воздушные корни, гаустории, корни-колючки. Экологические факторы, определяющие рост корней растений.
Растения и почва. Почва – особое тело природы. Отличие почвы от горной породы. Почвенные минералы (кварц, слюда, полевой шпат). Перегной (гумус). Понятие биокосного тела. Почвы молодые и старые. Понятие о почвообразовании. Роль живых организмов в образовании почв.
Строение почв. Почвенный профиль. Почвенные агрегаты. Почвы песчаные и глинистые. Понятие о механическом составе почве. Знакомство с простейшим методом определения механического состава почвы.
Примерные темы для исследований (коллективная проектная деятельность):
«Изучение различий в строении плодов и семян различных вдов клена (на базе коллекции ботанического сада).
«Сравнительное изучение особенностей строения вегетативных органов растений как приспособленность к условиям среды обитания»
«Сравнение скорости роста растений-интродуцентов и растений – предствителей зональной флоры.
«Фенологический календарь растений теплых и холодных стран».
Экскурсии по ботаническому саду (дендрарий, оранжерея.
Модуль «Изучаем растения под микроскопом» (9 ч)
Работа с микроскопом. Приготовление микропрепаратов. Использование реактивов для окрашивания.
Изучение строения растительной клетки. Ткани и их функции в растительном организме. (Основные элементы клеточного строения: ядро, ЭПР (гладкий и шероховатый), рибосомы, комплекс Гольджи, пластиды, митохондрии, вакуоль. Вакуоль – самый видимый элемент клетки).
Клеточная стенка: состав, первичная клеточная стенка, вторичная клеточная стенка - различия в строении. Поры и их типы. Образование клеточной стенки.
Пластиды: типы пластид, строение хлоропласта, лейкопласт и его строение, хромопласты. Наблюдение хромопластов в клетках мякоти плода рябины.
Наблюдение клетки листа аспидистры. Наблюдение клетки листовых суккулентов.
Запасные вещества клетки: включения – ассимиляционный крахмал, крахмальные зерна – лейкопласты. Кристаллы и алейроновые зерна – вакуоль. Наблюдение крахмальных зёрен в клубнях картофеля.
Меристемы – типы меристем, клетки-инициали, особенности строения меристематической клетки.
Механические ткани. Типы механических тканей.
Анатомическое строение корня – ткани корня. Переход от первичного строения корня к вторичному.
Наблюдения:
Наблюдение клетки элодеи под микроскопом.
Наблюдение поперечного и продольного среза корня моркови.
Наблюдение строения сосудов на поперечном срезе древесного и травянистого растения.
Наблюдение склереид в плодах груши и склеренхимных волокон в поперечном срезе тыквы. Рассмотреть колленхиму (пластинчатую) на поперечном срезе стебля бузины. (окраска на лигнин).
Примерные темы для исследований (коллективная проектная деятельность):
«Сравнительное изучение особенностей внутреннего строения листа голосемянных и покрытосемянных растений (на примере среза листа камелии и хвоинки сосны)».
«Изучение различий в строении однодольных и двудольных растения (строение цветков, листьев и корневой системы, внутреннее строение – расположение и типы проводящих пучков особенности роста)».
«Изучение строения меристемы побега и корня».
«Изучение строения репродуктивных органов орхидей».
«Сравнительное изучение строение спорангиев и спор папоротников».
«Изучение особенностей строения механической ткани у травянистых и древесных растений».
«Изучение строения клеток листовых суккулентов».
«Сравнительное изучение формы пыльцы на примерах цветков разных растений».
Модуль «Секреты жизни: процессы и явления
в организме растений» (9 ч.)
Эпидерма: строение и функции эпидермы, устьичный аппарат и его типы, типы трихом. Строение железистой трихомы крапивы и волосков эпидермиса.
Развитие корня из зародышевого корешка семени. Развитие корневой системы. Виды корней. Образование корневых систем. Регенерация корней. Внешнее и внутреннее строение корня в связи с выполняемыми им функциями. Рост корня. Размеры корневых систем растений. Видоизменения корней.
Размножение растений. Размножение растений черенками — стеблевыми, листовыми, корневыми. Размножение растений укореняющимися и видоизмененными побегами. Размножение растений прививкой.
Корень и корневые системы. Зоны корня – деления, растяжения, дифференциации, всасывания, проведения. Типы корней и корневых систем. Рост корня. Функции корня.
Примерные темы для исследований (коллективная проектная деятельность):
«Изучение воздействия различных факторов среды на хлорофилл»
«Наблюдение за развитием корневых систем растений».
«Влияние агротехнических приемов на развитие корневой системы
Влияние факторов среды на состояние растений (избыток солей и т. д.).
Сравнительное изучение строения устьичного аппарата растений тропиков и влажных тропических лесов.
Факторы, влияющие на деление клеток.
Изучение влияния стратификации семян на их прорастание.
Процессы жизнедеятельности растительной клетки. Деление клеток.
Формы и механизмы движения растений.
Проводящие ткани. Флоэма, ее строение и функции – ситовидные клетки, клетки спутницы, ситовидные поля. Ксилема – трахеиды, сосуды, механические ткани, паренхима – запасающая ткань. Камбий – боковая меристема.
«Числа Фибоначчи – законы «архитектуры» в строении растений».
Модуль «Представление результатов исследований» (1 ч)
Знакомство с математическими методами обработки данных. Формы представления результатов исследований (таблицы, диаграммы, рисунки, фотографии, презентации). Оформление проектных работ.
2 уровень
Модуль «Разнообразие растительного покрова земли. Принципы классификации» (12 ч.)
Знакомство с представителями различных семейств на базе коллекции ботанического сада (открытый, закрытый грунт). Составление тематических гербариев. Определение растений, с использованием определителя.
Осторожно: инвазионный вид. Знакомство с инвазионными видами растений. Наблюдение инвазионных видов на территории ботанического сада. Борьба с ивазионными видами.
Примерные темы для исследований:
«Паспортизация растений ботанического сада. Составление списка инвазионных видов растений на определенной территории».
«Морфологические признаки классификации листьев. Составление определителя».
Экскурсии по ботаническому саду (дендрарий, оранжерея).
Модуль «Растения и среда обитания» (9 ч)
Среда обитания растений: экологические факторы среды. Взаимосвязь растений и климата. Фенологические наблюдения.
Влияние условий внешней среды на строение вегетативных органов высших растений. Видоизменения вегетативных органов. (Наблюдение морфологических изменений строения побегов, почек, плодов семян).
Применение биометрических методов для оценки состояния растений.
Метаморфозы корней – корнеплоды, корневые шишки, контрактильные корни, досковидные корни и корни-подпорки, ходульные корни, корни-прищепки, дыхательные корни, воздушные корни, гаустории, корни-колючки. Экологические факторы, определяющие рост корней растений.
Примерные темы для исследований (коллективная проектная деятельность):
«Сравнительное изучение особенностей строения вегетативных органов растений как приспособленность к условиям среды обитания».
«Исследование морфологических изменений строения побегов, почек, плодов семян)».
Экскурсии по ботаническому саду (дендрарий, оранжерея).
Модуль «Изучаем растения под микроскопом» (9 ч)
Клеточная стенка: состав, первичная клеточная стенка, вторичная клеточная стенка - различия в строении. Поры и их типы. Образование клеточной стенки.
Пластиды: типы пластид, строение хлоропласта, лейкопласт и его строение, хромопласты. Наблюдение хромопластов в клетках мякоти плода рябины.
Меристемы – типы меристем, клетки-инициали, особенности строения меристематической клетки.
Перидерма. Группы клеток перидермы. Наблюдение перидермы стебля бузины.
Механические ткани. Типы механических тканей. Наблюдение склереиды в плодах груши и склеренхимные волокна в поперечном срезе тыквы. Рассмотреть колленхиму (пластинчатую) на поперечном срезе стебля бузины. (окраска на лигнин).
Типы проводящих пучков. (Сравнительное изучение строения проводящих пучков на поперечном срезе стебля кирказона, корневища орляка, пучок злаков).
Наблюдения:
Самостоятельное приготовление микропрепаратов и проведение наблюдений.
Примерные темы для исследований (коллективная проектная деятельность):
«Сравнительное изучение особенностей внутреннего строения листа голосемянных и покрытосемянных растений (на примере среза листа камелии и хвоинки сосны»).
«Изучение строения меристемы побега и корня».
«Изучение строения репродуктивных органов орхидей».
«Сравнительное изучение формы пыльцы на примерах цветков разных растений».
«Наблюдение за прорастанием семян. Формирование проводящей ткани в процессе роста».
Модуль «Секреты жизни: процессы и явления
в организме растений» (9 ч.)
Физиология растений как наука. Место физиологии растений в цикле наук растениях. Методы физиологических исследований растений. Инновационные методы изучения растений.
Клонирование и микроклональное размножение.
Биоинженерия и генная модификация растений. ГМО – вред или благо.
Демонстрационные опыты
Название работы |
Тургор растительной клетки. Поглощение воды и её выход из корнеплода моркови |
Обнаружение процесса фотосинтеза: выделение кислорода водными растениями, всплывание на свету инфильтрированных дисков листьев растений |
Обнаружение дыхания растений |
Самостоятельные научно-исследовательские работы: 3 работы
Темы для исследовательских работ
Название работы | Предполагаемый результат | Количество занятых учеников |
Микроклональное размножения Chamaedoreaelegans | Успешное клонирование растения, из меристематической ткани | 2 |
Микроклональное размножение Pandanussp. | Успешное клонирование растения, из меристематической ткани | 2 |
Микроклональное размножение Musavelutina | Успешное клонирование растения, из меристематической ткани | 2 |
Модуль «Представление результатов исследований» (1 ч)
Знакомство с математическими методами обработки данных. Формы представления результатов исследований (таблицы, диаграммы, рисунки, фотографии, презентации). Оформление проектных работ.
Материальное обеспечение занятий
- коллекции растений открытого и закрытого грунта (оранжереи);
- лабораторное и полевое оборудование (стереоскопические микроскопы, световые микроскопы, лупы, а также измерительные приборы (люксметр для измерения освещенности и др.);
-комплекс электронных и программных средств, обеспечивающих запись и воспроизведение на компьютере аудио - и видеоинформации (компьютер, мультимедиа-проектор, цифровые фото - и видеокамеры, лазерные указки и др.);
-пособия для занятий в виде схем, таблиц, определителей на электронных носителях и в распечатанном виде, которые содержат справочный материал, а также рабочий материал для записи наблюдений.
