Уроку на тему: «Будова, склад, властивості та функції білків».

                                                                           О.М.Насіковська

ІНТЕГРОВАНІ УРОКИ ЯК ОДИН ІЗ ЗАСОБІВ ПІДВИЩЕННЯ АКТИВНОСТІ УЧНІВ НА УРОКАХ БІОЛОГІЇ У ПТНЗ

 «Якщо вчитель має тільки любов до справи, він буде добрим учителем. Якщо вчитель відчуває тільки любов до учня, як батько, мати, він буде кращим за того вчителя, який прочитав усі книжки, але не відчуває любові ні до справи, ні до учня. Якщо учитель поєднує в собі любов до справи і до учнів, він – досконалий учитель.    
                                                                                                                                 (Л.М.Толстой)
 Сучасна система освіти спрямована на формування високоосвіченої, інтелектуально розвиненої особистості з цілісним уявленням картини світу, з розумінням глибини зв'язків явищ і процесів, які мають цю картину. Предметна роз'єднаність стає однією з причин фрагментарності світогляду учнів ПТНЗ, в той час як у сучасному світі переважають тенденції до економічної, політичної, культурної, інформаційної інтеграції. Таким чином, самостійність предметів, їх слабкий зв'язок один з одним породжують серйозні труднощі у формуванні в учнів цілісної картини світу, перешкоджають органічному сприйняття культури. [1]
 Проведення інтегрованих уроків розглядали такі науковці як О.Бєляєв, М.Вашуленко,  Т.Донченко, Л.Мірошниченко, Ю.Колягін, О.Савченко, В.Тименко та ін..
 Інтегровані уроки сприятимуть формуванню цілісної картини світу у дітей, розуміння зв'язків між явищами в природі, суспільстві та світі в цілому.
 Інтегровані уроки дають учневі досить широке і яскраве уявлення про світ, в якому він живе, про взаємозв'язок явищ і предметів, про взаємодопомогу, про існування різноманітного світу матеріальної і художньої культури. [5]
 Основний акцент припадає не стільки на засвоєння певних знань, скільки на розвиток образного мислення. Інтегровані уроки також передбачають обов'язкове розвиток творчої активності учнів. Це дозволяє використовувати зміст усіх навчальних предметів, залучати відомості з різних галузей науки, культури, мистецтва, звертаючись до явищ і подій навколишнього життя. [2]
 Мета статті: реалізація міжпредметних зв’язків при вивченні навчального матеріалу з біології під час проведення інтегрованого уроку.
 Інтеграція здатна вирішити чисельні проблеми освітянської системи. Звичайно, система інтегрованого навчання ще недостатньо опрацьована, а тому неоднозначно сприймається багатьма педагогами. Її повне теоретичне обґрунтування та запровадження у практику навчання – справа майбутнього. [4]
 Але вже сьогодні є очевидним, що інтегроване навчання як ніяке інше закладає нові умови діяльності викладачів та учнів, є діючою моделлю активізації інтелектуальної діяльності та розвиваючих прийомів навчання. Інтеграція зобов’язує до використання різноманітних форм викладання, що має великий вплив на ефективність сприйняття учнями навчального матеріалу. [3]
 Інтеграційні процеси у професійній освіті останніми роками посідають щораз важливіше місце, оскільки вони спрямовані на реалізацію нових освітніх ідеалів – формування цілісної системи знань і вмінь особистості, розвиток їх творчих здібностей та потенційних можливостей.
 Ідея інтегрованого навчання актуальна, оскільки з її успішною методичною реалізацією передбачається досягнення мети якісної освіти, тобто освіти конкурентоздатної, спроможної забезпечити кожній людині самостійно досягти тієї чи іншої життєвої цілі, творчо самостверджуватися в різних соціальних сферах.
 Впровадження інтеграції в навчальний процес актуальне, тому що дає змогу: [6]

• "спресувати" споріднений матеріал кількох предметів навколо однієї теми, усувати дублювання у вивченні ряду питань;
• ущільнити знання, тобто реконструювати фрагмент знань таким чином, засвоєння якого вимагає менше часу, проте породжує еквівалентні загально навчальні та технологічні уміння;
• опанувати з учнями значний за обсягом навчальний матеріал, досягти цілісності знань;
• залучати учнів до процесу здобуття знань;
• формувати творчу особистість учня, його здібності;
• дати можливість учням застосовувати набуті знання з різних навчальних предметів у професійній діяльності.

 Знанням з біології і хімії в розумінні цих сучасних технологій належить провідне місце, оскільки дослідження властивостей речовини як виду матерії є одним із головних об’єктів цих предметів, а вивчення їх – одним із завдань навчання цих дисциплін. Якість цих знань визначає фундамент для вивчення предметів професійно – теоретичної підготовки у професійному училищі. [8]
 Наводимо приклад інтегрованого уроку на тему: «Будова, склад, властивості та функції білків».
Тема: «Будова, склад, властивості та функції білків».
Мета: сформувати знання учнів про склад і просторову будову білків, визначити їх властивості, ознайомити з успіхами вчених у вивченні й синтезі білків, сформувати поняття про біотехнологію; розвивати  вміння і навички, пізнавальну активність, творче мислення, робити висновки; виховувати любов до природи, пропагувати здоровий спосіб життя.
 Основні поняття і терміни: білки, полімери, мономери, пептидні зв’язки, амінокислоти, денатурація, ренатурація, деструкція, протеїни, протеїди.
 Тип уроку: вивчення нового матеріалу.
 Обладнання: таблиці «Вміст хімічних сполук у клітині», «Структура білка»; білок курячого яйця, спиртівка, пробірки, тримачі для пробірок, спирт, склянка з водою, розчин солі.
                                                      ХІД УРОКУ

І. Актуалізація опорних знань і чуттєвого досвіду учнів.
«Мовчанка» (тестовий контроль знань).
1.Глюкоза у воді:
а) розчинна; б) нерозчинна.
2.Вуглеводи в організмі виконують функції:
а) будівельну; б) травну; в) механічну; г) транспортну; д) енергетичну.
3. До вуглеводів належать:
а) воски; б) холостерол; в) глікоген; г) фосфоліпіди; д) целюлоза.
4. З наведених вуглеводів виберіть моносахариди:
а) сахароза; б) лактоза; в) рибоза; г) целюлоза; д) глюкоза.
5. При розчиненні 1г глюкози виділяється енергія (у кілоджоулях):
а) 38,9; б) 17,2; в) 25; г) 31,2.
6. Чому під час спортивних змагань учасникам дають цукор?
ІІ. Повідомлення теми, цілей і завдань уроку.
Учитель. Сьогодні ми продовжуємо вивчати складні органічні речовини, що утворюються внаслідок взаємодії менш складних органічних речовин. Мета нашого уроку – ознайомлення з будовою, властивостями та значенням білків.
ІІІ. Вивчення нового матеріалу.
1.Білки у природі.
 Учитель біології. Назва «білок» походить від німецького слова eiweis,  що означає «білок яйця», або загалом «білок». У 1839 р. данський учений А. Мульдер, ураховуючи важливе значення білків, запропонував назву «протеїни». У науці залишилися обидві назви – і «білки», і «протеїни», хоча жодна з них не відповідає ролі білкових речовин у життєдіяльності організмів.
 Білки входять до складу всіх клітин і тканин живих організмів. В організмі вони виконують найрізноманітніші функції. З ними пов’язане існування життя на Землі. Білками є всі ферменти, які прискорюють в організмі різноманітні реакції обміну речовин. До білків належать багато гормонів, які регулюють роботу органів. Білкову природу мають антитіла, які захищають організм від інфекції. До білків належать і токсини – речовини, що пригнічують фізіологічні функції організму. Здатність організмів до росту і розмноження зумовлена наявністю в них складних білків – нуклеопротеїдів, їм належить особливо важлива роль у передачі спадкових ознак.
 Із білків складається основна маса цитоплазми та ядер клітин живих організмів – від найпростіших до вищих рослин і тварин. Загальна кількість білкової маси на Землі становить 10¹⁶ т, або 0,01% маси земної кори. В організмі людини є понад 5 млн типів білкових молекул. Така різноманітність забезпечується поєднанням лише 20 амінокислот.
 Учитель пропонує проаналізувати таблицю «Вміст хімічних сполук у клітині». Зокрема, вміст білків у організмі людини: у м’язах – 80%, шкірі – 63%, печінці – 57%, у кістках – 28%. У відсотках до маси організму рослини містять менше білків, ніж тварини, проте й у рослинах вони визначають головні життєві функції.
2. Хімічний склад білків.
Учитель хімії. До складу молекул білків входять: Карбон (50 – 55%), Гідроген (близько 7%), Оксиген (21,5 – 23,5%), Нітроген (15 – 17%), Сульфур (0,3 – 2,5%), а також невелика кількість Фосфору, галогенів, металів.
 Молекули білків складаються із залишків амінокислот. Це своєрідні «цеглинки», з яких побудована білкова молекула. У складі білків відомо понад 20 різних амінокислот. Загальна їх формула:
NH₂ – CH – COOH
             |
             R
 Амінокислоти, що входять до складу білків, називають протеїногенними. Всі вони містять як мінімум одну аміно – та одну карбоксильну групу, між собою відрізняються лише радикалами R. Класифікація амінокислот наведена в таблиці підручника.
 Більшість амінокислот (їх називають замінними) синтезуються в організмі людини і тварин, вісім – не синтезуються ні в тваринному, ні в людському організмі – це незамінні амінокислоти. Вони мають обов’язково надходити в організм з їжею. Незамінні амінокислоти синтезуються переважно в рослинах, грибах, бактеріях. (Аналіз таблиці підручника). Білки, які містять усі незамінні амінокислоти, називають повноцінними на відміну від неповноцінних, до складу яких не входять ті чи інші незамінні амінокислоти.
3. Будова білків.
 Після встановлення складу білків перед ученими постало нове питання: як саме сполучаються залишки амінокислот між собою в білковій молекулі? Першим відповів на це запитання російський біохімік О. Я. Данилевський. Він припустив, що залишки амінокислот у молекулах білків сполучаються між собою за допомогою пептидної групи
– СО – NH – . Ця  гіпотеза згодом була підтверджена дослідами німецьких учених В. Гофмейстера та Е. Фішера. Зв'язок залишків амінокислот у молекулі білка за допомогою груп – СО – NH – назвали пептидним. Він утворюється внаслідок взаємодії карбоксильної групи однієї  молекули амінокислоти з аміногрупою іншої молекули амінокислоти. Оскільки в результаті реакції виділяється вода, то  вона дістала назву реакції конденсації.
 Залежно від кількості залишків амінокислот у молекулі розрізняють ди -, три-, тетра- та поліпептиди. Проведені дослідження відіграли  велику роль у створенні поліпептидної теорії будови білків, яка нині є загальновизнаною.
4.Просторова структура білків.
 Учитель біології. Функціональні властивості білків зумовлені послідовністю амінокислотних залишків і просторовою конфігурацією поліпептидного ланцюга. Розрізняють чотири рівні структурної організації білків: первинну, вторинну, третинну, четвертинну (таблиця).
                                                                                                                                         Таблиця
                                                                Структура білка
 

5. Властивості білків.
 Учитель хімії. Учні об’єднуються у групи і виконують досліди з допомогою лаборанта.
 Дослід 1. Розчинення білків у воді та розбавлених розчинах солей.
 Дослід 2. Процес денатурації білків під дією спирту, нагрівання.
 Дослід 3. Кольорові реакції на білки:
а) біоретова:
Білок + Луг + CuSO₄  фіолетове забарвлення;
б) ксантопротеїнова:
Білок + HNO_3конц  жовтий колір.
 Повідомлення: негативний вплив спирту на організм людини.
 Учитель. Процес порушення природної структури білків, який супроводжується розгортанням поліпептидного ланцюга без зміни його первинної структури, називають денатурацією (від латинського de – префікс, що означає втрату, і natura – природні властивості). Як правило, денатурація має незворотний характер. Проте на початку денатурації за умови припинення дії чинників, що спричиняють цей процес, білок може відновити свій первісний стан. Це явище ренатурації (від латинського re – префікс, що означає поновлення).
 Процес порушення первинної структури білків називають деструкцією (від латинського destruction  - руйнування). Він завжди має незворотній характер. Деякі білки стійкі до певних чинників (наприклад, хімічних, температури), інші – нестійкі. Наприклад, кератин, який входить до складу волосся, кігтів, нігтів, копит, здатний витримувати високі і низькі температури. Натомість білок яйця птахів (овальбумін) при нагріванні змінює свою структуру.
6. Успіхи у вивченні та синтезі білків. Поняття про біотехнології.  
Учитель хімії. Можливість добування білків хімічним синтезом давно цікавить учених. Проте тільки останням часом досягнуто певних успіхів  у цій галузі. Причина криється в надзвичайній складності білкових молекул. Щоб добути даний білок, треба з’ясувати його амінокислотний склад, установити первинну структуру, тобто порядок чергування амінокислотних ланок, точно визначити просторову конфігурацію білкової молекули, а потім штучно це відтворити. Першим білком, первинну структуру якого в 1954 році вивчив англійський учений Ф.Сенгар, був гормон інсулін, що регулює в організмі процеси обміну цукру. За цю та інші праці вчений у 1958 році був удостоєний Нобелівської премії. На встановлення порядку чергування амінокислот було затрачено майже 10 років. Виявилося, що молекула складається з двох поліпептидних ланцюжків, у одному з яких міститься 21 амінокислотний залишок, а в другому – 30. Ланцюжки сполучення між собою двома дисульфід ними містками. Тепер розшифровано первинну структуру тисячі різних білків, наприклад білка – фермента – рибонуклеази, яка складається із 124 амінокислотних залишків. Великим досягненням був хімічний синтез інсуліну і рибонуклеази. Про складність таких синтезів свідчить те, що для утворення одного з поліпептидних ланцюжків інсуліну треба виконати 89 реакцій, для утворення іншого – 138. А в організмі синтез білків відбувається в «м’яких» умовах надзвичайно чітко і швидко «молекула білка в клітині утворюється за 2 – 3 секунди». Вивчення повного механізму синтезу білків дасть змогу свідомо керувати цим процесом, моделювати синтез необхідних білків у штучних умовах, а також попереджати захворювання людини і сприяти її довголіттю.
 Багато білків, які використовуються в медицині (інсулін, інтерферон, гормон росту) і тваринництві, синтезують за допомогою певних штамів мікроорганізмів, уміщених у відповідне середовище (насичені вуглеводні з нафти, вуглеводи, спирти). Крім цього, такі білки застосовують як харчові добавки. Проблема синтетичної їжі не зводиться лише до добування білків або амінокислот. До її складу мають входити всі компоненти в оптимальному співвідношенні, вона має бути відповідної консистенції, з приємним смаком, запахом тощо. Проблема синтетичного добування їжі – одна з найважливіших у сучасній хімії. Серед дослідників – академік О. М. Несміянов. Зокрема, нині очищеним білком одноклітинних організмів збагачують харчові продукти (ковбаси, сир, консерви та ін.). Мікробіологічним методом вироблено харчові білки, які за біологічною цінністю подібні до м’яса.
7. Функції білків.
Учитель біології ознайомлює учнів з функціями білків.
1. Будівельна (структурна).
2. Захисна.
3. Сигнальна.
4. Скоротлива (рухова).
5. Запасальна.
6. Живильна.
7. Транспортна.
8. Енергетична.
9. Регуляторна.
10. Ферментативна (біокаталіз).
IV. Закріплення вивченого матеріалу.
«Біохімічна ромашка» (учням пропонується зроблена з паперу бумажка, на звороті її пелюсток підготовлено завдання).
 Учні працюють у групах. Доповідачі від кожної групи відповідають на запропоновані завдання. Консультанти оцінюють роботу учасників гри.
V. Домашнє завдання. Праграфи підручника «Загальна біологія, 10 клас». Підготувати кожній групі реферати (тема – за вибором).
- Значення синтетичних білків.
- Перетворення в організмі білків, що надходять з їжею.
- Методи синтезу білків.
- Роль білків у життєдіяльності людини.
- Білковий обмін рослинних і тваринних організмів.
 Практика застосування інтегрованих занять показала плідність інтеграції, виявила перспективи подальшого розвитку та удосконалення такого підходу до навчання. Застосування інтеграційних форм навчання сприяє налагоджуванню взаєморозуміння і поліпшенню співпраці викладачів та учнів у процесі навчання, дає можливість ширше використати потенційні можливості змісту навчального матеріалу та розвинути здібності учнів.[6]
 Отже, відхід від традиційної форми проведення уроку – це вимога часу. Інтегровані уроки потребують від педагогів професіоналізму та творчого підходу до навчального процесу. Застосування такого виду уроку сприяє підвищенню активності учнів у процесі навчальної діяльності, формуванню самостійного і творчого мислення, удосконаленню їх знань, вмінь і навичок.
 Доцільно практикувати проведення бінарних уроків (від лат. binaries - подвійний) – тобто такий різновид інтегрованого уроку, що органічно поєднує вивчення двох предметів, наприклад, хімії, екології та безпеки життєдіяльності, біології та охорони праці.[7]
                                                                  Література:
 

1. [Електронний ресурс]. – Режим доступу: http://osvita.ua/school/lessons_summary/proftech/42641/ Доцільність використання інтегрованих занять. Ранюк Г.В.
2. [Електронний ресурс]. – Режим доступу: http://scool4rozdilna.ucoz.ru/index/metodichna_robota/0-9 Інтеграція навчальних предметів.
3. [Електронний ресурс]. – Режим доступу: http://mybiblioteka.su/2-87263.html Впровадження інтеграції в навчальний процес
4. Рекуненко В.В. Методика проведення бінарних занять.-К.:УМК по підготовці молодших спеціалістів,1995
5. Гончаренко С. Методика як наука. — К.-Хмельницький: Вид-во ХГПК, 2000. — С. 27.
6. Біда Д. Д. Інтерактивні уроки фізики. – Х.: Основа, 2005. - 96с.
7. Учитель року – 2005. Позакласна робота. – Х.: Основа, 2005. – 96с.
8.  Браже, Т.Г. Інтеграція предметів у сучасній школі / Т.Г. Браже / / Література в школі. - 2004.
9. Вороніна, Т. П. Освіта в епоху нових інформаційних технологій / Т. П. Вороніна .- М.: АМО, 2008.

                                                ВІДОМОСТІ ПРО АВТОРА