Урок на тему: «МІЖДИСЦИПЛІНАРНІ ЗВ’ЯЗКИ БІОЛОГІЇ ТА ЕКОЛОГІЇ. РІВНІ ОРГАНІЗАЦІЇ БІОЛОГІЧНИХ СИСТЕМ ТА ЇХНІЙ ВЗАЄМОЗВ’ЯЗОК.»

Ковельський фаховий медичний коледж

Волинської обласної ради

 

 

                                 

 

Методична розробка

заняття по темі:

 

 

«Міждисциплінарні зв’язки біології та екології.

Рівні організації біологічних систем та їхній взаємозв’язок.»

 

   

 

                                                                                Підготували викладачі

                                                                       біології і екології

                                                                  Михалик І. П.

                                                                      Наконечна С. В.

 

 

 

 

Тема. Міждисциплінарні зв’язки біології та екології. Рівні організації біологічних систем та їхній взаємозв’язок.

 

Мета заняття:

 

• освітня: визначити місце біології та екології в системі природничих наук; з'ясувати значення біологічних знань для розвитку людства;

 

• розвивальна: розвивати вміння застосовувати різні джерела та засоби для отримання інформації (вербальної, числової, символьної) з критичним оцінюванням якості й достовірності;

 

• виховна: виховувати зацікавленість до навчання впродовж життя шляхом отримання нових знань у сфері біології та екології.

 

Обладнання і матеріали: зображення біологічних об'єктів (бактерій, рослин, грибів, тварин), живих і неживих систем.

Базові поняття і терміни: біологія, екологія, самооновлення, самовідтворення, саморегуляція.

Тип заняття: засвоєння нових знань.

Ключові компетентності:

Спілкування державною мовою:

Студент :

     уміє ставити запитання і розпізнавати проблему;

     міркувати, робити висновки на основі інформації, поданої в різних формах (у текстовій формі, таблицях, діаграмах, на графіках);

     має здатність розуміти, пояснювати і перетворювати тексти задач (усно і письмово)

     грамотно висловлюватися рідною мовою

 

Інформаційна компетентність:

Студент :

     уміє адаптуватися до різних життєвих ситуацій;

     працювати з інформацією;

     самостійно здобуває необхідні предметні знання для виконання практичних робіт;

     розвиває здібності до адаптації в мінливому інформаційному середовищі.

 

Математична компетентність:

Студент:

     уміє оперувати текстовою та числовою інформацією;

     самостійно розв’язує задачі, зокрема практичного змісту;

     має здатність будувати і досліджувати найпростіші математичні моделі реальних об'єктів, процесів і явищ;

     інтерпретує  та оцінює результати.

Комунікативна компетентність:

Студент : 

     виявляє гнучкість, мобільність, проникливість, толерантність, творчу ініціативність;

     критично мислить;

     виявляє комунікабельність у різних соціальних групах;

     самостійно працює над розвитком власного інтелекту, культури.

Здоров’язбережувальна компетентність

Студент :

     здатність застосовувати в умовах конкретної ситуації сукупність здоров'язбережувальних компетенцій, дбайливо ставиться до власного здоров'я та здоров'я інших людей

 

 

ХІД ЗАНЯТТЯ

 

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

 

ІІ. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ СТУДЕНТІВ

 (Бесіда)

 1.     Які основні біологічні науки ви знаєте?

 2. Чому сучасні біологічні дослідження неможливі без застосування математичних методів?

3. Які науки досліджують питання збереження та поліпшення здоров’я людини?

4. Як біологія та екологія взаємодіють з іншими науками ?

5. Яке значення має екологізація сучасної науки та практичної діяльності людини?

Поміркуйте: які винаходи людства сприяли розвитку біології?

2. «Біологія як шкільний предмет та наука: що ми вже знаємо про неї?» - мозковий штурм.

3. Вправа «Впізнай відкриття по обличчю» - студенти об’єднуються у малі творчі групи (четвірки),  викладач демонструє портрети видатних біологів, а студенти у групах обговорюють та вказують на найвидатніші наукові досягнення цих вчених в галузі біології .

Портрети вчених: Р. Гук (один із перших сконструював мікроскоп, за допомогою нього розглянув зріз корка, увів термін «клітина»), Г. Мендель (відкрив закони успадкування ознак організмів), С. Навашин (подвійне запліднення у квіткових рослин), К. Лоренц (засновник етології, закономірності поведінки тварин, типи угруповань тварин), І. Мечников (клітинний імунітет, фагоцитоз), В. Вернадський (вчення про біосферу).

4. Бесіда про біологічні науки (ботаніка, зоологія, генетика, мікологія, мікробіологія, вірусологія, анатомія, фізіологія, цитологія, гістологія).

 

ІІІ. МОТИВАЦІЯ НАВЧАЛЬНОЇ ДІЯЛЬНОСТІ СТУДЕНТІВ

(Постановка проблемного запитання).

Якщо ще 50 років тому людство своє майбутнє пов'язувало з технічним

прогресом: польотом у космос, конструюванням надпотужних машин, ядерною енергетикою, створенням величезних водосховищ, зміною течії річок, то нині стало очевидним, що зростаюче матеріальне виробництво тісно пов'язане зруйнуванням природи. У результаті постраждали не тільки ліси, озера, річки,тварини та рослини, багато видів яких вимерли, а ще більше перебуває на межі жування, але й сама людина.

Чи може розвиток біологічних знань вплинути на розв'язання екологічних проблем?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ІV. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

План :

1. Міждисциплінарні зв’язки біології.

2. Міждисциплінарні зв’язки екології.

3. Основні напрямами сучасних біологічних досліджень.

4.  Основні галузі застосування біологічних та екологічних досліджень.

5.  Рівні організації живих організмів.

1. Міждисциплінарні зв’язки біології – бесіда, викреслювання схеми (викладач на дошці, студенти у зошитах).

 

 

 

 

 

 

 

 

• Науки, що виникли завдяки взаємодії біології з іншими природничими  науками:

• завдяки взаємодії біології з хімією виникла біохімія;
•  фізичні процеси життєдіяльності організмів досліджує біофізика;
•  закономірності поширення живих організмів на нашій планеті вивчає біогеографія;

 Жодну з біологічних наук нині неможливо уявити без взаємодії з математикою: наприклад, застосовування математичних методів оброблення зібраного матеріалу. Математичні моделі дають можливість не тільки вивчати явища, які неможливо спостерігати, а й прогнозувати наслідки тих процесів, які можуть відбуватися в майбутньому.

• Науки, що виникли завдяки взаємодії біології з технічними науками:

• космічна біологія вивчає особливості функціонування живих істот в умовах космічних апаратів;
• біоніка досліджує особливості будови та життєдіяльності організмів для створення різних технічних систем і приладів;
• радіобіологія – наука про вплив різних видів іонізуючого та неіонізуючого випромінювання на живі системи різних рівнів;
• кріобіологія – про вплив на живу матерію низьких температур.

• Науки, що виникли завдяки взаємодії біології з суспільно-гуманітарними науками:

• біосоціологія, або соціобіологія, – це система поглядів на розвиток і функціонування людського суспільства, що базується на законах еволюції органічного світу;
• філософія біології висвітлює філософські проблеми сучасної біології;
• антропологія – наука про походження та еволюцію людини якособливого біосоціального виду.

Дані біологічних наук про людину (анатомії, фізіології, генетики людини тощо) слугують теоретичною базою медицини (науки про здоров’я людини та його збереження). Унаслідок взаємодії цих наук виникла медидична біологія.

Схема «Структура біологічних наук» .

 

 

 

 

 

 

Біологічні науки, які вивчають розвиток, організацію та функціонування різних груп організмів та їхніх угруповань	Науки, які вивчають окремі групи організмів та неклітинні форми життя	Прикладні науки
Молекулярна біологія	Вірусологія	Біотехнологія
Біохімія	Бактеріологія	Селекція
Біофізика	Мікологія	Медична біологія
Цитологія	Ботаніка	Ветеринарія
Гістологія	Зоологія	Агробіологія
Анатомія та фізіологія		Біоніка
Генетика
Біологія індивідуального розвитку
Палеонтологія
Еволюційне вчення
Систематика
Біогеографія
Екологія

2. Міждисциплінарні зв’язки екології – розповідь викладача.

Екологія – наука про взаємозв’язки живих організмів та їхніх угруповань між собою і з навколишнім середовищем. Вона виникла як біологічна наука понад 150 років тому. Термін «екологія» запропонував  Е. Геккель в 1866 році. Завдяки взаємодії екології з технічними та суспільно-гуманітарними науками її зміст значно розширився:

• соціальна екологія (соціоекологія) досліджує проблеми взаємодії людського

суспільства (соціуму) та навколишнього середовища;

• техноекологія вивчає техногенні чинники впливу на довкілля;
• радіоекологія досліджує вплив іонізуючого випромінювання на організми та їхні угруповання;
• агроекологія, або сільськогосподарська екологія, досліджує вплив різних екологічних факторів на агроценози;

• ландшафтна екологія вивчає просторове різноманіття, структуру та функціонування різних ландшафтів.

 Як пов’язані між собою біологія та екологія? Обговорення взаємодії екології з іншими біологічними науками. Аналіз схем :

 

 

 

 

 

 

 

Модель зв’язків біологічних дисциплін                   Сучасна модель зв’язків біологічних

               (за Ю. Одумом)                                                                  дисциплін

(зеленим кольором позначена екологія, іншими – різні біологічні науки)

Видатний американський еколог і зоолог Ю. Одум 1953 року запропонував модель зв’язків біологічних наук у вигляді своєрідного «листкового пирога», у якій екології відводилася роль одного із «шарів» серед фундаментальних дисциплін. На думку сучасних вчених, на сьогодні екологія є тим стрижнем, який об’єднує різноманітні біологічні науки та забезпечує їхню взаємодію. Сучасна екологія є міждисциплінарною самостійною наукою, пов’язаною з багатьма іншими науками і передусім з біологією.

Екологічні знання необхідні для досліджень з ботаніки, зоології, фізіології, морфології, систематики, біогеографії, еволюційної біології, генетики, біотехнології, оскільки біологічні системи – це відкриті системи, що взаємозв’язані із навколишнім середовищем триєдиним потоком речовин, енергії та інформації. При цьому екологія є біологічною наукою через те, що досліджує біологічні системи та їхні властивості.

Висновок: екологія найтісніше взаємодіє з іншими біологічними науками.

 

 

3. Основні напрямами сучасних біологічних досліджень.

Основні напрямами сучасних біологічних досліджень:

1) вивчення механізмів регуляції процесів на всіх рівнях організації живого з метою пізнання закономірностей життя;

2) вивчення законів існування та розвитку біосфери з метою встановлення гармонійних відносин між природою та суспільством;

3) дослідження біологічних процесів з метою конструювання на їх основі нових біологічних й технічних систем;

4) вивчення впливу умов космосу на організм для з’ясування механізмів адаптації живих істот до дій космічних чинників;

5) дослідження біологічних процесів і об’єктів з метою використання знань для біотехнологічного виробництва ліків, харчових продуктів, сировини, використання сонячної енергії, добування екологічно чистого палива, електроенергії, охорони природи, визначення можливостей використання генетично модифікованих харчових продуктів;

6) дослідження механізмів діяльності мозку з метою пізнання закономірностей регуляції процесів мислення, пам’яті, емоцій тощо;

7) вивчення механізмів спадковості й мінливості з метою розроблення методів раннього діагностування та виліковування спадкових хвороб людини, лікування нових інфекційних хвороб, дослідження захворювань рослин та механізмів фітоімунітету;

8) вивчення молекулярних і клітинних реакцій організмів на глобальні катастрофічні зміни клімату на планеті;

9) вивчення закономірностей старіння живих істот для подовження тривалості

життя і розв’язування проблем довголіття людини.

Висновок: XXI століття – століття біології (із резолюції ЮНЕСКО).

4. Основні галузі застосування біологічних та екологічних досліджень – робота студентів в малих творчих групах за завданням: використовуючи свої знання з вивчених курсів біології в попередніх класах, підручник, Інтернет з’ясуйте в яких сферах людської діяльності використовуються досягнення біологічної науки.

Звіт малих творчих груп про виконану роботу. Обговорення, доповнення і уточнення викладача ).

 

Основні галузі практичного застосування результатів біологічних та екологічних досліджень:

 

Збереження здоров’я людини

• розроблення нових методів діагностики та лікування захворювань

• профілактика захворювань, розроблення рекомендацій щодо здорового способу життя

• створення сучасних ефективних ліків

• корегування спадкових захворювань і вад на молекулярному та клітинному рівні

 

Забезпечення людства продовольством

• створення нових високопродуктивних штамів мікроорганізмів, порід тварин, сортів рослин, стійких до паразитів і шкідників, а також до дії інших несприятливих чинників

• лікування та профілактика захворювань свійських тварин

• підвищення продуктивності агроценозів

 

Захист навколишнього природного середовища

• розроблення методів захисту та очищення довкілля від забруднення

• захист біорізноманіття

• розроблення ефективних засад раціонального природокористування

 

 

5. Рівні організації живих організмів:

1. Молекулярний рівень життя пов'язаний з організацією специфічних для

живих організмів органічних сполук, їхньою взаємодією між собою і з неорганічними речовинами. При цьому відбуваються хімічні реакції й фізичні процеси перетворення енергії, речовин та інформації. На молекулярному рівні організації перебувають неклітинні форми життя (віруси, пріони, віроїди).

           

2. Клітинний рівень життя представлений вільноживучими

одноклітинними організмами й клітинами багатоклітинних організмів.

Компонентами структури клітин є хімічні елементи, речовини та їхні комплекси. На клітинному рівні відбуваються процеси поділу й передачі інформації, анаболізму й катаболізму.

                    

3. Організмовий рівень життя визначається клітинами в одноклітинних й

колоніальних організмів, тканинами, органами й системами органів – у багатоклітинних організмів. Елементарною одиницею рівня є окремі клітинні організми з певними особливостями будови, життєдіяльності (живлення, дихання, виділення, розмноження тощо) та поведінки.

            

 

4. Популяційно-видовий рівень життя представлений популяціями й

видами, що є надорганізмовими біологічними системами. Структурними компонентами є групи споріднених особин, об'єднаних певним генофондом і специфічною взаємодією з навколишнім середовищем. На цьому рівні формуються мікроеволюційні процеси адаптаціогенезу, регуляції чисельності популяцій, видоутворення тощо.

     

5. Екосистемний (біогеоценотичний) рівень життя представлений

різноманітністю природних і штучних екосистем. Компонентами є живі угруповання (біоценози) й умови середовища існування. На цьому рівні здійснюються взаємодія організмів різних популяцій між собою, а також вплив екологічних чинників, що визначають їх чисельність, видовий склад і продуктивність.

 

           

6. Біосферний рівень життя об’єднує усі екосистеми Землі. На цьому рівні

відбуваються біогенна міграція живої речовини, біологічний кругообіг речовин та перетворення енергії.

              

 

 

 

 

V. УЗАГАЛЬНЕННЯ, СИСТЕМАТИЗАЦІЯ Й КОНТРОЛЬ ЗНАНЬ І ВМІНЬ СТУДЕНТІВ

I. Завдання на застосування знань. «Кріобіологія»

Досягнення сучасної біології сприяли виникненню нових напрямів, розділів

й дисциплін.

Зіставте біологічні відкриття з розділами біології та отримайте назву технології збереження організмів у стані глибокого замороження та можливості їхнього оживлення .

 

1 Відкриття генетичного коду, механізмів синтезу генів	А   Радіобіологія
2 Відкриття просторової структури ДНК	І1   Клітинна інженерія
3 Створення перших гібридних клітин	І2   Біокібернетика
4 Відкриття принципів організації живих організмів	К1  Генна інженерія
5 Відкриття принципів організації білкових молекул	К2  Цитогенетика
6 Дослідження закономірностей управління в біосистемах	Н   Протеоміка
7 Відкриття ролі хромосом у спадковості	О   Біоніка
8 Дослідження впливу йонізуючого випромінювання на живе	Р    Молекулярна біологія

 

II. Тести для самоконтролю.                                                                                                                                                                    

1. Вкажіть засновників вчення про вищу нервову діяльність:

а)  П.Ерліх та І. Мечников;   г)   К.Лінней;

б)  Ч.Дарвін;     д)  С. Навашин.

в)  І. Павлов та І.Сєченов;                  

2. Вчення про біосферу заснував:

а)  І. Мечников;     г)  В. Вернадський;

б)  І. Шмальгаузен;    д)  Ч.Дарвін.

в)  С. Навашин;       

3. Еволюційну теорію запропонував:

а)  М. Шлейден;     г)  С.Навашин;

б)  Г. Мендель;     д)  В. Гарвей.

в)  Ч. Дарвін;        

4. Наука,що вивчає клітини:

а)  Генетика;     г) Гістологія;

б)  Цитологія;                                               д)  Бріологія.

в) Орнітологія;                                                                                                                                                                    5. Тварин вивчає:

а)  Зоологія;     г)  Альгологія;

б) Мікологія;     д)  Орнітологія.

в) Вірусологія;       

6. Водорості вивчає:

а)  Зоологія;     г) Бріологія;

б)  Мікологія;                                                д) Альгологія.

в) Вірусологія;                                                                                                                                                                              

7. Постійне спостереження за процесами в екосистемах:

а)  Моніторинг;     г)  Статистика;

б)  Експеримент;     д)  Моделювання.

в)  Біотехнологія;       

8. Теоретичним методом є: 

а)  Експеримент;     г)  Спостереження;

б)  Моніторинг;     д)  Порівняльний.

в)  Моделювання;       

9. Метод, за якого для встановлення впливу речовини на рослину, її обробляють розчином цієї  речовини різної концентрації:

а)  Експеримент;     г)  Спостереження;

б)  Моніторинг;     д)  Історичний.

в)  Моделювання;       

10. Яка жива істота існує лише на клітинному рівні:

а ) Амеба протей;      г) Бджола медоносна;

б ) Вірус грипу;     д) Людина Розумна.

в) Хвощ польовий;       

11. На якому рівні організації живої матерії відбуваються процеси транскрипції і трансляції:

а)  Клітинному;             г)  Організмовому;

б)  Біосферному;     д)  Популяційно – видовому.

в)  Молекулярному;        

12. Який рівень організації живої матерії вивчає екологічні проблеми планетарного значення:

а)  Організмовий;     г)  Біогеоценотичний;

б)  Молекулярний;    д)  Клітинний.

в)  Біосферний;       

13. Лише на молекулярному рівні існує система:

а)  Вірус грипу;     г)  Амеба протей;

б)  Яйцеклітина;     д) М'язова тканина.

в)  Сечовидільна система;       

14. Позначте рівень організації ,що характеризується біологічним кругообігом речовин та єдиним потоком енергії:

а)  Молекулярний;    г)  Тканинний;

б)  Клітинний;     д)  Біосферний.

в)  Організмовий;

15. Позначте науку,об’єктом якої є молекулярний рівень організації живого:

а)  Біохімія;      г)  Ембріологія;

б)  Цитологія;     д)  Зоологія. 

в)  Гістологія;       

16. Якого рівня організації живої матерії не існує:

а) Клітинного;     г)  Біосферного;

б)  Абіотичного;     д)  Молекулярного.

в)  Біогеоценотичного;       

17. Які рівні організації живої матерії має прісноводна гідра:

а)  Молекулярний та організмовий;                   г)  Екосистемний та молекулярний;

б)  Клітинний та молекулярний;                        д)  Молекулярний,клітинний та організмовий.

в)  Біосферний,клітинний та організмовий;

18.  Хто з вчених запропонував термін «клітина»:

а)  М.Шлейден;    г)  І.Мечников; 

б)  Т.Шванн;    д)  Т. Морган. 

в)  Р.Гук;       

19.  Який з методів дозволяє досліджувати живі клітини:

а)  Електронна мікроскопія;  г)  Приготування давлених препаратів;

б)  Фракціонування клітин;  д)  Флуоресцентна мікроскопія. 

в)  Приготування тонких зрізів;       

20. До надмембранних структур належить:

а)  Плазмалема;    г)  Глікокаліс; 

б)  Плазмодесми;    д)  Цитоскелет. 

в)  Компартменти;       

21. Відокремлення цитоплазми від клітинної стінки називається:

а)  Ендоцитоз;    г) Фагоцитоз; 

б)  Екзоцитоз;    д)  Плазмоліз.  

в)  Піноцитоз;       

22. Укажіть надмембранну структуру рослинної клітини:

а)  Цитоплазматична мембрана;  г)  Плазмалема;

б)  Глікокаліс;     д)  Плазмодесми. 

в)  Клітинна стінка;       

23. Внутрішнє середовище клітини:

а)  Каріоплазма;    г)  Клітинний сік;  

б)  Матрикс;    д) Ферменти.    

в)  Цитоплазма;       

24. До непостійних структур клітини відносять:

а)  Мітохондрії;    г)  Лізосоми; 

б)  Рибосоми;    д)  Включення. 

в)  Ядро;       

25. Укажіть групу органел, що належать до одномембранних:

а)  Рибосоми,пластиди,вакуолі;               г) Лізосоми, пластиди, мітохондрії;             

б)  к. Гольджі,мітохондрії,рибосоми;                     д)  Ядро, мітохондрії, пластиди.

в )  Вакуолі, к. Гольджі, лізосоми;   

26. Укажіть групу органел, що належать до двомембранних:

а) Рибосоми,пластиди,вакуолі;   г) Лізосоми,пластиди,мітохондрії;

б) К. Гольджі, мітохондрії,рибосоми; д) Ядро,мітохондрії,пластиди.

в) Вакуолі, к. Гольджі, лізосоми.                                                         

Висловіть свої судження про значення біологічних знань в архітектурі, зокрема й для розвитку людства загалом.

 

VI. ПІДСУМОК ЗАНЯТТЯ

Прийом «Мікрофон»

Студенти відповідають на запитання:

1. Що найбільше сподобалось на занятті?
2. Що нового дізналися?
3. Про що додатково  хотіли б дізнатися?

VII. ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯ

1. Вивчити тему з підручника В. І. Соболь. Біологія і екологія для 10 класу.

с 4- 10.