V Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Создание методического пособия по теме: «Решение генетических задач с использованием интеллект-карт»
Автор работы награжден дипломом победителя I степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Актуальность: В этом году на уроках биологии мы впервые столкнулись с такой темой, как «Генетика». Многим из моего класса эта тема показалась очень интересной, но далеко не все смогли освоить её в той мере, как им хотелось. В биологии одними из самых трудных считаются генетические задачи. Почти каждая генетическая задача в какой-то мере нестандартна. В связи с чем, решение сопряжено также с временными затратами.
К тому же, в решении задач по генетике важно знать: терминологию, условные обозначения, основные требования к оформлению. Разнообразной информации, которую нужно применять при решении задач очень много, и некоторым ученикам сложно это всё запомнить, прослушав на уроке, а также, прочитав текст учебника дома, что делают далеко не все. Вот и получилось, что тема, в начале казавшаяся лёгкой и очень интересной, под конец из-за недостатка знаний стала непонятной, особенно часть, касающаяся решения задач.
В следствие этого необходимо разработать методическое пособие, в котором будут кратко изложены основные тезисы, обозначения и определения данной темы. Но так как в методическое пособие придётся поместить немаленькую часть текстовой информации, то принято решение сделать это дополнительно в виде интеллект-карт - своеобразных схем, с использованием структуры, исходящей от центра к краям, постепенно разветвляющейся на более мелкие части. Таким образом, после прочтения большого объёма информации, для его запоминания или быстрого повторения будут использованы схемы, с помощью которых можно сократить время, требующееся на работу с данной темой.
Данным методическим пособием смогут пользоваться как ученики, пропустившие занятия или не понявшие тему, так и ученики, готовящиеся к экзаменам или олимпиадам, ведь помимо уроков задачи на генетику встречаются в ОГЭ и ЕГЭ, а также на олимпиадах. Именно поэтому я выбрала такую тему.
Цель и задачи
Гипотеза: с использованием методического пособия, в котором информация изложена в нескольких образцах, а также имеется материал для практической подготовки освоение темы становится проще.
Цель: составление методического пособия по теме: «Решение генетических задач, с помощью интеллект-карт».
Задачи:
Изучить теоретический материал на данную тему.
Основные понятия и обозначения, принятые в генетике.
Правила оформления при решении задач.
Разные закономерности наследования при скрещивании.
Изучить понятие «интеллект-карты», их применение в данной теме.
Составить краткие конспекты по данным теоретическим направлениям, которые будут помещены в сборник, используя интеллект-карты.
Узнать правила составления разнообразных пособий.
Выбрать наиболее подходящий шаблон.
Создать методическое пособие.
Объектная область: биология.
Объект исследования: задачи по генетике.
Предмет исследования: использование интеллект-карт в биологии.
Методы: анализ и синтез информации, проведение эксперимента и тестирования, сравнение, обобщение, создание методического пособия.
Практическая значимость: по полученному методическому пособию ученики смогут готовиться к контрольной работе, олимпиадам, ОГЭ и ЕГЭ, а также быстро повторить изученный материал.
Глава 1. Теоретическая часть
Грегор Мендель вывел определённые закономерности наследования, которые позже стали называться законами. При моногибридном и дигибридном скрещивании они разные. Первый и второй законы Менделя основаны на моногибридном скрещивании, а третий - на ди и полигибридном. Моногибридное скрещивание идет по одной паре альтернативных признаков, дигибридное по двум парам, полигибридное - более двух. Успех Менделя обусловлен особенностями примененного гибридологического метода:
- анализ начинается со скрещивания чистых линий: гомозиготных особей.
- анализируются отдельные альтернативные взаимоисключающие признаки.
- точный количественный учет потомков с различной комбинацией признаков
- наследование анализированных признаков прослеживается в ряду поколений.
1 закон Менделя: "Закон единообразия гибридов первого поколения"
При скрещивании гомозиготных особей, анализируемых по одной паре альтернативных признаков, у гибридов 1 ого поколения проявляются только доминантные признаки и наблюдается единообразие по фенотипу и генотипу. (Приложение 2)
В своих опытах Мендель скрещивал чистые линии растений гороха с желтыми (АА) и зелеными (аа) семенами. Оказалось, что все потомки в первом поколении одинаковы по генотипу (гетерозиготны) и фенотипу (желтые).
2 закон Менделя: "Закон расщепления"
При скрещивании гетерозиготных гибридов первого поколения, анализируемых по одной паре альтернативных признаков, у гибридов второго поколения наблюдается расщепление по фенотипу 3:1, и по генотипу 1:2:1. (Приложение 3)
В своих опытах Мендель скрестил полученные в первом опыте гибриды (Аа) между собой. Оказалось, что во втором поколении подавляемый рецессивный признак появился вновь. На основе данного опыта Мендель показал, что рецессивный признак не теряется, а проявляется и в последующем поколении.
3 закон Менделя: "Закон независимого комбинирования признаков"
При скрещивании гомозиготных организмов, анализируемых по двум и более парам альтернативных признаков, у гибридов 3 его поколения (получены при скрещивании гибридов 2 ого поколения) наблюдается независимое комбинирование признаков. (Приложение 4)
Для изучения закономерности наследования растений, отличавшихся по одной паре альтернативных признаков, Мендель использовал моногибридное скрещивание. Далее он перешел к опытам по скрещиванию растений, отличающимся по двум парам альтернтивных признаков: дигибридное скрещивание, где использовал гомозиготные растения гороха, отличающиеся по цвету и форме семян. В результате скрещивания гладких(В) и желтых(А) с морщинистыми(в) и зелеными(а), в первом поколении все растения были с желтыми гладкими семенами.
Таким образом, закон единообразия первого поколения проявляется не только при моно, но и при полигибридном скрещивании, если родительские особи гомозиготны.
При оплодотворении образуется диплоидная зигота вследствие слияния разных сортов гамет. Английский генетик Беннет для облегчения расчета вариантов их сочетания предложил запись в виде решетки - таблицы с числом строк и столбцов по числу типов гамет, образованных скрещивающимися особями.
Анализирующее скрещивание.
Поскольку особи с доминантным признаком в фенотипе, могут иметь различный генотип (Аа и АА), Мендель предложил скрещивать этот организм с рецессивной гомозиготой. (Приложение 5)
Гомозиготная особь даст единобразное поколение, а геторозиготная - расщепление по фенотипу и генотипу 1:1. [6]
Глава 2. Интеллект-карты, их применение в данной теме
С интеллект-картами моё знакомство произошло в 5 классе, тогда я делала проект по этой теме, и до сих пор, если речь идёт об оформлении и запоминании большого объёма информации я использую их. Интеллект-карты – это своеобразные схемы, которые после построения многие сравнивают с деревом, так как присутствует общий центр от которого идут различные ответвления. В центре карты располагается основная идея или проблема. От нее своеобразными ветвями отходят ключевые пункты. Каждый пункт тоже при необходимости дробится на несколько пунктов поменьше. И так, пока вся карта не будет заполнена настолько, чтобы решить данную проблему или полноценно описать тему. Данная методика позволяет за небольшие промежутки времени выучить или вспомнить большие объёмы информации.
В Приложении 6 представлена интеллект-карта, кратко рассказывающая о данном способе организации информации. Здесь бы хотелось представить лишь правила оформления и актуальность использования именно этого способа.
Правила составления интеллект-карт
Использование цветов и картинок, учитывая смысл, таким образом мы задействуем оба полушария мозга.
Использование только ключевых слов и комментариев, не следует помещать туда огромные объёмы информации, иначе карта будет перегружена и неэффективна.
При составлении мы начинаем с центра – главной темы, дальше двигаемся с правого верхнего угла и по часовой стрелке.
За счёт задействования обоих полушарий мозга информация запоминается быстрее и на более долгий срок остаётся в памяти. Так как исходный текст сокращён до оставления исключительно ключевых тезисов, которые тем не менее позволяют полностью проработать тему или проблему, то значительно экономиться время на прочтения или изучение данной темы. В жизни интеллект-карты можно использовать повсеместно, если речь идёт о плане будущего проекта на год или же просто выполнения домашнего задания. С их помощью можно делать наглядные презентации, а также это эффективный и красочный раздаточный материал. Таким образом, было решено остановиться именно на этом способе организации информации, из-за их наглядности, экономичности (в плане объёма текста и времени), а также актуальности при данной теме.
2.1 Виды методических пособий. Подбор наиболее подходящего шаблона
Методические пособия - учебно-методическое издание, содержащее материалы по методике самостоятельного изучения либо практического освоения обучающимися учебной дисциплины и подготовке к проверке знаний.
По содержанию выделяются данные виды методических пособий:
-методические пособия по изучению определённого предмета
-методическое руководство к лабораторным работам
-методические рекомендации по выполнению контрольных работ
-методические пособия по изучению отдельных разделов (тем) программы
- методические рекомендации (методические материалы) по организации какой-либо конкретной деятельности обучающихся. [4]
К составлению было выбрано методическое пособие по изучение отдельных разделов изучаемой программы. Методические пособия делятся на печатные и электронные. Так как будущее пособие предполагает не только изучение теории в различных формах, но и решение задач, а к тому же использование для обучения определённых групп учеников, то было решено делать печатное издание.
В методическом пособии предполагается полноценное изложение данной темы для обучающихся 9 классов разнообразными способами. Также в данном издании будут присутствовать различные задачи для тренировок, расположенные по разным уровням сложности и микро-темам. Далее было изучено какие части должно содержать данное пособие, а также взят примерный план будущего проекта.
Данное пособие будет содержать следующие элементы: предисловие, оглавление, теоретическая часть, включающая текст, а также интеллект-карты, приложения, словари, списки сокращений и условных обозначений, упражнения и задачи, в том числе образцы решения задач или ответов на поставленные вопросы.
Различные научные методические пособия должны соответствовать следующим требованиям:
Текст публикуемого материала должен быть изложен лаконичным и ясным языком.
Авторы статей должны избегать формулировок, которые могут быть поняты неоднозначно. В начале статьи следует кратко сформулировать постановку задачи, в конце – полученные научные результаты с указанием их прикладного характера.
Оформление всех элементов текста в статье – рисунков, таблиц, формул и т.п. – должно быть единообразным (шрифтовое оформление, наличие или отсутствие тематических заголовков в рисунках и таблицах, верстка и т.п.), равно как и в сборнике в целом.
После была создана примерная структура будущего издания, опираясь на тот объём материала, который планировалось заложить в пособия, а также максимального удобства при его использования учениками.
Примерная структура будущего пособия.
Предисловие (введение, актуальность данного методического пособия).
Теоретическое объяснение данной темы (текст, таблицы, схемы):
2.1 Основные понятия генетики.
Общепринятые условные обозначения.
Закономерности наследования при скрещивании.
Интеллект-карты по данным темам.
Примеры задач на разные темы с пояснениями.
Примеры контрольных работ по данной теме.
Задачи для самостоятельной работы различных уровней сложности.
Используемая литература.
Оглавление.
2.2 Создание методического пособия
После того, как были изучены различные виды методических пособий, осуществлён выбор подходящего, а также был составлен примерный план будущего пособия, пришло время создавать само издание.
После изучения различных вариантов составления пособий, мы с моим научным руководителем сошлись на мнении, что в нашем методическом пособии информация будет располагаться следующим образом: после предисловия, в котором излагается краткое содержание пособия, а также своеобразная историческая справка об изучение генетики. Потом будут представлены понятия и обозначения без которых понятие темы становится очень осложнённым, а решение задач и вовсе невозможным. После следует теория, представленная изначально в виде текста, разбитого на микро-темы, после по каждой из микро тем составлена интеллект-карта, которая позволить закрепить материал, а также упростит его запоминание. После изложения всей теоретической части методического пособия содержаться несколько вариантов тестов, представленных в виде ОГЭ, а также усложнённые теоретические вопросы, которые предназначены для любознательных учеников или для тек, кто готовиться к олимпиадам.
Далее следует раздел, посвящённый непосредственно задачам. В начале данной части в виде интеллект-карты представлены общие правила, применяемые при решении задач. После на примере разных задач показан образец того, каким должно быть полноценное решение задач. При выборе задач мы с моим научным руководителем решили разделить задачи не только по разным уровням сложности, но и дополнительно по разным темам: задачи о человеке, задачи о растениях и животных.
Также в той части методического пособия, где представлены задачи для практики присутствует деление на разные по сложности уровни. Первый предназначен для обучения непосредственному минимуму, представленному в школьной программе, второй же наполнен задачами более сложными, подразумевающими больший объём знаний. Этот раздел создан для учеников, которые интересуются биологией на дополнительном, углублённом уровне.
Далее следовал подбор различных задач, а также распределение их по уровням и разделам. Наверное, это была самая сложная часть работы, ведь пришлось изучить очень много информации, как в книгах, так и в сети Интернет. Не все задачи из найденного нами материала подошли в сборник. Какие-то были сложно сформулированы, что не позволяет понять их однозначно.
Следующим по плану стояло создание интеллект-карт, которые позже планировалось напечатать в издании. Для создания карт вся большая тема сначала была поделена на микротемы, что позволило определиться с количеством будущих интеллект-карт. По каждой теме в ограниченный промежуток времени был проведён мозговой штурм, который позволил определиться с объёмом информации, используемой в данной карте. После этого вручную были созданы макеты будущих карт, после дополнения которых мы уже непосредственно на компьютере приступили к конечному оформлению.
После сбора, отбора и подготовки итогового материал пришло время поместить его в будущее методическое пособие. Следуя всем правилам, мы составили сначала макет, а позже - уже более полную вариацию.
2.3 Применение методического пособия на уроках биологии
В ходе изучения данной темы на уроках мне было позволено провести несколько уроков в разных классах, используя разные методики. Уроки были проведены в конце темы и носили скорее характер закрепления и подготовки к контрольной работе Всего на параллели учатся 3 класса – это 66 учеников.
В одном классе все ученики были на два смежных урока были разбиты на две группы. Первая группа изучала материал самостоятельно используя учебник, а также они составляли конспект. Второй группе в помощь было выдано методическое пособие, то есть они могли пользоваться, как учебником, так и методическим пособием. Первая группа содержала 4 девочек и 7 мальчиков, из которых три человека имеет оценку «пять» по биологии, шестеро – «четвёрку» и двое – «тройку». Во второй группе было 5 девочек и 6 мальчиков, из которых двое имеют оценку «пять», семь – оценку «четыре» и двое оценку «три». Как вы можете видеть, группы были подобраны примерно разные, как по половому признаку, так и по уровню знаний по данному предмету. На втором уроке классу было предложено написать тест, который предполагает программа обучения. Тест состоял из двух частей – первая была направлена на проверку знаний по теории, а вторая на проверку умения решать задачи. После проверки теста были сравнены результаты двух групп (Приложение 7).
Таким образом, по результатам теста мы можем наблюдать, что из первой группы 27% учеников получили оценку – «пять», 46% - «четыре» и 27% - «три». Во второй же группе 36% получили оценку – «пять», 55% - «четыре» и лишь 9% оценку – «три». На основе данного теста мы можем наблюдать, что материал более кратко и наглядно изложенный в пособии усваивается и запоминается ученикам. Для большей точности данный эксперимент по подготовке к контрольной работе был проведен и во втором классе. Класс был разбит на 2 примерно равные по знаниям группа по 14 человек. После тестирования данного класса получились следующие результаты (приложение 8). По данным результатам мы можем наблюдать, что из первой группы 29% учеников получили оценку – «пять», 50% - «четыре» и 21% - «три». Во второй же группе 36% получили оценку – «пять», 50% - «четыре» и 14% оценку – «три».
Таким образом, но примере двух классов показано, что данное методическое пособие кардинально не меняет ситуации, однако оно более эффективно, чем подготовка к контрольной работе, с использования исключительно учебника и своих конспектов. В третьем классе был проведён другой эксперимент. Там всему классу было предложена подготовка к контрольной работе, используя методическое пособие. После написания теста всем ученикам был выдан опрос, в котором они ответили на несколько вопросов (Приложение 9). Всего в классе обучается и приняло участие в опросе 26 учеников. По итогу данного тестирования получилось, что все 100% учеников ответили, что им было интереснее готовиться, используя методическое пособие. 19% (5 человек) наиболее информативной частью показалась кратко изложенная теория, 66%(17 человек), решили, что это интеллект-карты и 15%(4 человека) выбрали понятия и условные обозначения. Наиболее интересными для учеников оказались задачи, где использованы исторические справки или же другие краеведческие материалы 73% (19 человек). И 81% (21 человек) заинтересовали другие темы для дополнительного изучения, представленные в сборнике, как темы для небольших сообщений или рефератов.
Таким образом, по исходу двух экспериментов, проведённых на параллели 9 классов – в трёх классах был сделан вывод, что данное методическое пособие имеет практическое применение. Его можно использовать, как подготовку к контрольным работам или, как часть полноценной подготовки к ОГЭ и ЕГЭ, ведь для этого в книге содержится пробный тест по теоретической и практической части, так и для полноценного освоения темы для учеников, пропустивших данную тему. Также за счёт наличия в данном пособии олимпиадных вопросов и задач данное издание подойдёт для подготовки к олимпиадам.
Заключение
В ходе работы над проектом я больше узнала о жизни учёного – Грегора Менделя, этот выдающийся учёный положил начало одной из самых важных наук в биологии в наши дни. Он был не признан при жизни, но это мешало ему продолжать проводить опыты, а нам по праву считать его отцом генетики. Я ещё раз изучила всё, что было представлено в курсе 9 класса, таким образом, углубив и освежив свои знания.
Изложение данной темы в виде интеллект-карт значительно упростило заучивание данного материала, а также сделало методическое пособие более наглядным и простым для восприятия. На примере данного издания я убедилась, что такой способ организации информации является очень удобным, а также практичным в применении.
Задачи, подобранные по разным уровням сложности, позволяют практиковаться, как тем, кто собирается сдавать экзамен по биологии, а возможно, и связать свою дальнейшую жизнь с этим увлекательным предметом, так и простым ученикам, проходящим данную тему исключительно на уроках в ознакомительных целях.
Эти знания позволили мне более глубоко познакомиться с данным материалом, и применять его в нестандартных ситуациях. Поиск новой информации из различных печатных источников, а также в сети Интернет расширил мои знания по биологии.
Во время составления продукта, я также расширила свои знания, узнав виды методических пособий и их назначение. Выбрав наиболее подходящий под заданную тему вид, отобрала задачи, решить которые можно несколькими способами. Разработала макет и составила методическое пособие по теме: «Решение генетических задач с использованием интеллект-карт».
Таким образом, я получила удобное и наглядное методическое пособие, которым смогу пользоваться, как я, так и другие школьники при подготовке к контрольным или экзаменам, или же просто, чтобы освежить в памяти данную тему.
Список литературы
Биология под редакцией академика РАО Н. В. Чебышева А. А. Москва «Академия» 2006г.
Каменский, Е. А. Криксунов «Общая биология 10-11 классы». Москва, «Дрофа» 2007.
Щеглов Н. И. Сборник задач и упражнений по генетике. МП «Экоинвест» 2001.
И. Ф. Ишкина «Общая биология. Поурочные планы». Волгоград «Учитель» 2006г.
Адельшина, Г. А. Генетика в задачах. Учебное пособие / Г.А. Адельшина, Ф.К. Адельшин. - М.: Планета, 2015. - 176 c.
Алиханян С.И., Акифьев А.П., Чернин Л.С. Общая генетика– - М.: Высш. шк., 1985
Гнатик, Е.Н. Генетика человека: Былое и грядущее / Е.Н. Гнатик. - М.: Ленанд, 2015. - 280 c.
Курчанов, Н.А. Генетика человека с основами общей генетики. Руководство для самоподготовки / Н.А. Курчанов. - СПб.: СпецЛит, 2010. - 63 c.
Приложение 1. Грегор Мендель
Приложение 2. 1 закон Менделя
Приложение 3. 2 закон Менделя
Приложение 4. 3 закон Менделя
Приложение 5. Анализирующее скрещивание
Приложение 6. Интеллект-карты
Приложение 7. Результаты тестирования в первом классе
Приложение 8. Результаты тестирования во втором классе
Приложение 9. Проводимый опрос
Приложение 10. Титульный лист
Приложение 11. Интеллект-карта
Приложение 12. Пример задач из методического пособия