Программа факультативного курса «Методы генетического анализа» для учащихся 9 классов
элективный курс по биологии (9 класс)

Муниципальное автономное  общеобразовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа №1» города Когалыма

(МАОУ СОШ №1)

__________________________________________________________

Программа

факультативного курса  

«Методы генетического анализа»

для учащихся 9 классов

Когалым, 2020г.

Содержание

Пояснительная записка

          Разделы «Генетика» и «Молекулярная биология» являются одним из самых сложных для понимания в школьном курсе общей биологии. Особые затруднения у учащихся вызывает решение генетических задач. Вероятно, основная причина в том, что генетика – это точная наука, сходная с математикой. В генетике есть единица измерения – ген. Генетические закономерности нельзя заучить, их нужно понимать.  Именно на понимание генетических закономерностей направлены генетические задачи. Решение задач, как учебно-методический приём изучения генетики, имеет важное значение. Его применение способствует качественному усвоению знаний, получаемых теоретически, повышая их образность, развивает умение рассуждать и обосновывать выводы, существенно расширяет кругозор изучающего генетику, т.к. задачи, как правило, построены на основании документальных данных, привлечённых из области частной генетики растений, животных, человека. Использование таких задач развивает у школьников логическое мышление и позволяет им глубже понять учебный материал, а преподаватель имеет возможность осуществлять эффективный контроль уровня усвоенных учащимися знаний. Несмотря на это школьные учебники содержат минимум информации о закономерностях наследования, а составлению схем скрещивания и решению генетических задач в школьной программе по общей биологии отводится очень мало времени. Поэтому данный курс позволит учащимся ликвидировать данную проблему.

Курс позволит учащимся усвоить основные понятия, термины и законы генетики, разобраться в генетической символике, применять теоретические знания на практике, объяснять жизненные ситуации с точки зрения генетики.

Основные разделы курса содержат краткие теоретические пояснения закономерностей наследования и предполагают решение задач. Курс рассчитан на тех, кто уже обладает знаниями по генетике и молекулярной биологии, но может быть использован и для тех, у кого таких знаний ещё нет. В зависимости от уровня подготовленности учащихся учитель может подбирать типичные задачи или задачи разного уровня сложности.

Рабочая программа ориентирована на использование учебника:

• Пономарева И.Н., Корнилова О.А., Чернова Н.М. Биология. Учебник для учащихся общеобразовательных учреждений. 9 класс../ Под ред. проф. И.Н.Пономаревой.-4-е изд., исправл. М.: Вентана-Граф, 2019г.

Программа курса   «Методы генетического анализа» предназначена для   занятий по биологии в 9 классе   и рассчитана на 17 часов (1 час в неделю в течение одного полугодия), предполагает расширение курса биологии, повышение интереса к предмету, компенсирует  достаточно ограниченные возможности базового курса.

Реализация данной программы способствует использованию разнообразных форм организации учебного процесса, внедрению современных методов обучения и педагогических технологий. Основной формой организации учебного процесса является классно-урочная система.

Актуальность программы состоит в его нацеленности на практическую значимость для обучающихся их результатов, получаемых в ходе учебной деятельности. 

Цель курса:

Развитие у учащихся умений и навыков решения задач по основным разделам классической генетики.

Задачи курса:

• Сформировать у учащихся понимание единства генетических закономерностей  для всех живых организмов и особенностей их проявления у конкретных видов.
• Закрепить и расширить знания учащихся о типах наследования признаков.
• Ознакомить учащихся с некоторыми математическими методами обработки генетических наблюдений и экспериментов.
• Ознакомить учащихся с некоторыми причинами  отклонений от ожидаемых результатов скрещивания.
• Закрепить и расширить навыки решения генетических задач

Основными формами и методами изучения курса являются лекции, семинары, защита рефератов, практикумы по решению задач, устные сообщения учащихся с последующей дискуссией. Предусматривается и индивидуальная форма работы. Все эти приемы направлены на стимулирование познавательного интереса учащихся и формирования у них творческих умений. Таким образом, изучение  курса по выбору «Методы генетического  анализа» не только обеспечивает приобретение учащимися знаний в одной из наиболее актуальных областей современной общебиологической науки, но и способствует формированию целостной картины мира и пониманию своего положения в нем, пониманию роли и предназначения современного человека.

Чтобы помочь учащимся раскрыть собственный потенциал, в программе реализуются принципы, составляющие следующие педагогические концепции:

• добровольность;
• активная позиция;
• научность;
• развивающий характер;
• экологическая направленность;
• профессиональная направленность.

Педагогические принципы отбора содержания, которые легли в основу данного курса, не являются новыми, но они приобрели совершенно иное значение в условиях модернизации школьного образования.

            Основополагающим стал принцип доступности, отражающий линию научных основ содержания образовательной области «Введение в общую биологию». Принцип научности позволяет обеспечить соответствие  содержание курса и требований современной науки, уровня ее развития.

            Принцип системности в изучении   курса по выбору по  биологии 9 класса сохраняет преемственность, динамизм, развитие внимания при отборе материала на свойственных биологическим объектам внутренних взаимодействиях.

            Принцип гуманистической направленности предполагает, что при отборе содержания особое внимание уделяется связи между человеком и организмами.

            Принцип практической направленности содержания может быть реализован посредствам включения биологических знаний и  умений в личностный опыт ученика.

            Вся система изучения материала курса характеризуется определенной структурой, основа которой – внутренние (внутрипредметные) и внешние (межпредметные) связи.

Межпредметные связи:

• химия,
• история,
• география,
• информационно-коммуникативные технологии.

Рабочая программа предполагает осуществление текущего и итогового тестового контроля на отдельных уроках, что позволяет выяснить сразу у всех учеников степень усвоения определенного элемента теоретического содержания курса  и проверить сформированность умений и навыков, характерных для данной возрастной категории. Тематический контроль знаний осуществляется на уроках обобщения и систематизации знаний.

В ходе устного ответа на традиционные вопросы учащимся предоставляется полная свобода, без каких-либо ограничений и подсказок. Традиционные задания используются для контроля любых дидактических целей: знания и понимания материала, применения его в сходных и новых условиях, умения анализировать и оценивать текст и т.д. С помощью традиционных заданий выявляется отношение ученика к изучаемому материалу, выясняется  глубина его понимания, системность, систематичность, прочность полученных знаний. Возникающая при их использовании проблема объективной оценки решается путем использования наряду с традиционными  - тестовых форм контроля.  При этом в ходе подготовки к проверке знаний и умений учитываются различные уровни усвоения материала учащимися - репродуктивный, продуктивный и творческий.

В соответствии с этим, все типы заданий, входящие в  тестовый контроль, распределяются  по видам деятельности:

• задания, требующие знания и воспроизведения фактов, явлений, правил, определений (воспроизведение знаний, применение знаний и умений в знакомой ситуации);
• задания, требующие применения усвоенных знаний по образцу или с небольшой степенью вариативности (применение знаний и умений в измененной ситуации);
• задания, требующие творческого применения знаний (применение знаний и умений в новой, нестандартной ситуации).

Формы организации познавательной деятельности учащихся:

• фронтальная;
• групповая;
• парная;
• индивидуальная.

Методы и приемы обучения:

• объяснительно-иллюстративный метод обучения
• самостоятельная работа с различными источниками информации;
• поисковый метод;
• метод проблемного обучения;
• метод эвристической беседы;
• анализ;
• проектный метод;
• дискуссия;
• диалогический метод;
• практическая деятельность.

Формы контроля:

• тестирование;
• устный контроль;
• результаты лабораторных работ.
• тематические сообщения,
• проверочные работы.

Содержание контроля:

• знание понятий, терминов;
• умение самостоятельно отбирать материал, анализировать, высказывать свои суждения, строить умозаключения;
• умение использовать полученные знания на практике.

Требования к уровню подготовки учащихся 9 класса

В результате изучения курса учащиеся должны знать:

• основные понятия, термины и обозначения, используемые в генетике;
• основные методы генетического анализа;
• особенности разных типов наследования одного и нескольких признаков у разных видов организмов, основные формулы расщепления в F1  и в F2 при разных типах наследования;
• назначение генетических коллекций;
• основные требования к постановке генетического скрещивания;
• чем обусловлена генетическая индивидуальность каждого организма;
• основные причины, нарушающие менделеевские  расщепления;
• о достижениях в области молекулярной генетики.

Учащиеся должны уметь:

• пользоваться генетическими терминами;
• определять типы гамет у организмов с разными генотипами;
• определять без решетки Пеннета соотношение генотипов и фенотипов в F2 моногибридного,  дигибридного и более сложных скрещиваний;
• применять формулы расщепления в F2 и в Fа при разных типах наследования;
• решать генетические задачи;
• определять хромосомные синдромы у человека по фотографиям кариотипов с дифференциально окрашенными хромосомами.

По итогам изучения курса учащиеся сдают зачет по решению генетических задач различных типов

Учебно-тематический план

Содержание учебного курса

1. Введение. История развития генетики. Основные понятия генетики (1ч.)

 Генетика – наука о закономерностях наследственности и изменчивости. Методы генетики. Генетическая терминология и символика. История генетических открытий. Основные понятия генетики и их взаимосвязь: наследственность, наследование, наследуемость; ген, генотип, генотипическая среда; признак; фенотип, фен. Основные методы генетического анализа и некоторые особенности и их применения.

2. Моногибридное скрещивание. I, II законы Г. Менделя. Решение задач  на моногибридное скрещивание (2ч.)

Теоретическая часть. I закон Г. Менделя - Закон доминирования первого поколения. II законы Г. Менделя – Закон расщепления. Закономерности наследования генов при моногибридном скрещивании. Фенотип и генотип Промежуточное наследование. Анализирующее скрещивание. Кодоминирование.

Практическая часть. Решение прямых и обратных задач на моногибридное скрещивание. Определение количества фенотипов и генотипов потомков.

3. Дигибридное скрещивание. III закон Г. Менделя. Решение задач на дигибридное скрещивание (4ч.)

Теоретическая часть. III закон Г. Менделя – Закон независимого наследования признаков. Закономерности наследования при дигибридном скрещивании. Решетка Пеннета.

Практическая часть. Решение прямых и обратных задач на дигибридное скрещивание.

4. Промежуточный контроль знаний и умений учащихся (1ч.)

Контрольная работа. Решение задач на моно- и дигибридное скрещивание.

5. Закон Т.Моргана. Решение задач (3ч.)

Теоретическая часть. Наследование признаков при сцеплении генов и кроссинговере. Закономерности сцепленного наследования. Полное и неполное сцепление. Цитологические основы сцепленного наследования.

Практическая часть. Решение задач на наследование признаков при сцеплении генов и кроссинговере.

6. Промежуточный контроль знаний и умений учащихся (1ч.)

Контрольная работа. Решение задач на сцепленное наследование и кроссинговер.

7. Генетика пола. Наследование, сцепленное с полом. Решение задач на наследование, сцепленное с полом (2ч.)

Теоретическая часть. Цитологические основы наследования, сцепленного с полом. Гомогаметность и гетерогаметность организмов. Роль половых хромосом в жизни и развитии организмов.

Практическая часть. Решение прямых и обратных задач на сцепление признака с Х- и У-хромосомами.

8. Генетика человека.   Типы наследования признаков у человека. Составление родословной (2ч.)

Теоретическая часть. Явления наследственности и изменчивости у человека. Основные достижения генетики человека. Методы генетики человека.

Практическая часть. Решение задач на закономерности наследования признаков у человека. Составление родословной.

9. Достижения современной генетики (1ч.)

Семинарское занятие. Защита рефератов о достижениях современной генетики в области медицины, сельского хозяйства, биотехнологии.

10. Итоговый контроль знаний учащихся (1ч.)

Проверка теоретических знаний, умений решать    задач  всех типов.

ОПИСАНИЕ УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОГО И МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ  КУРСА

Оснащение процесса обучения биологии обеспечивается библиотечным фондом, печатными пособиями, а также информационно-коммуникативными средствами, экранно-звуковыми пособиями, техническими средствами обучения, учебно-практическим и учебно-лабораторным оборудованием.

В библиотечный фонд входят примерные программы, авторские программы, комплекты учебников, рекомендованных или допущенных Министерством образования и науки Российской Федерации. В состав библиотечного фонда входят, дидактические материалы, сборники тестовых работ, соответствующие используемым комплектам учебников; сборники заданий, обеспечивающих диагностику и контроль качества обучения в соответствии с требованиями к уровню подготовки выпускников; учебная литература, необходимую для подготовки докладов, сообщений, рефератов, творческих работ.

В комплект печатных пособий включены таблицы по биологии, в которых  представлены особенности строения отдельных организмов (растений, животных, грибов, бактерий), анатомическое строение органов и систем органов человека, уровни организации живой природы, систематические группы растений и животных.

Учебно-лабораторное оборудование, используемое при проведении лабораторных и практических работ по предмету, а также для демонстрации особенностей строения, процессов жизнедеятельности организмов включает модели, муляжи, чучела животных, тренажеры, влажные препараты, микропрепараты, микроскопы, лабораторное оборудование.

Учебно-методические средства обучения

Литература

• Тренажер по общей биологии для учащихся 10-11 классов и поступающих в вузы: тренировочные задачи / сост. М.В.Высоцкая. – Волгоград: Учитель, 2006. – 148 с.
• Биология в таблицах и схемах. Для школьников и абитуриентов. Изд. 2-е. СПб, ООО «Виктория плюс», 2013. - 128 стр.
• Пименова И.Н., Пименов А.В. Биология: Подготовка к государственному централизованному тестированию. – Саратов: «Лицей», 2006. – 112 с.
• ЕГЭ 2008. Биология. Типовые тестовые задания. / Н.И.Деркачева, А.Г.Соловьев. - М.: Издательство «Экзамен», 2008. - 127, [1] с.
• ЕГЭ-2008: Биология. Репетитор. Г.И.Лернер. - М.: Эксмо, 2008. - 320 с.
• ГИА — 2010: Экзамен в новой форме: Биология: 9-й кл.: Тренировочные варианты экзаменационных работ для проведения государственной итоговой аттестации в новой форме. / Авт.-сост. В.С.Рохлов, А.В.Теремов, С.Б.Трофимов, Я.О.Алексеева, Г.И.Лернер. - М.:АСТ: Астрель, 2010 — 69, [11] с., ил. - (Федеральный институт педагогических измерений).

DVD фильм Экологические факторы. Свет (8 фрагментов)

ПРИЛОЖЕНИЕ

Глоссарий

Аллели или аллельные гены называют парные гены, расположенные в одних и тех же локусах гомологичных хромосом и ответственные за проявление одного признака (например, цвета волос, глаз, формы уха и т. д.). Аллели обозначаются буквами латинского алфавита: A, a, B, b, C, c и т.д.

Альтернативный признак – это гены, несущие противоположные качества одного признака.

Генотип – совокупность всех наследственных признаков (генов) организма, полученных от родителей.

Гетерозигота – это клетка (особь), имеющая разные аллели одного гена в гомологичных хромосомах (Аа), т.е. несущая альтернативные признаки.

Гибридами называют организмы, полученные от скрещивания двух генотипически разных организмов.

Гибридологический метод – это скрещивание различных по своим признакам организмов с целью изучения характера наследования признаков у потомства.

Гомозигота – это клетка (особь), имеющая одинаковые аллели одного гена в гомологичных хромосомах (АА или аа).

Гомологичные хромосомы – хромосомы, содержащие одинаковый набор генов, сходных по морфологическим признакам, конъюгирующие в профазе митоза.

Доминантный признак (ген) – господствующий, преобладающий признак, проявляется всегда как в гомозиготном, так и в гетерозиготном состоянии. Доминантный признак обозначается заглавными буквами латинского алфавита: А, В, С и т.д.

Изменчивость – это способность организма изменяться в процессе индивидуального развития под воздействием факторов среды.

Кариотип – совокупность признаков хромосомного набора (число, размер, форма хромосом), характерных для того или иного вида.

Локус – гены располагаются в определённых участках хромосом.

Наследственность – это способность организма сохранять и передавать свою способность организма сохранять и передавать свою генетическую информацию, признаки и особенности развития потомству.

Рецессивный признак (ген) – подавляемый признак, проявляющийся только в гомозиготном состоянии. В гетерозиготном состоянии рецессивный признак может полностью или частично подавляться доминантным. Он обозначается соответствующей строчной буквой латинского алфавита: а, в, с и т.д.

Решётка Пеннета – для удобства расчёта результатов скрещивания принято использовать схему, предложенную учёным Пеннетом. В ней по вертикали указываются гаметы женской особи, а по горизонтали – мужской. В местах пересечений записывают генотипы зигот, полученных в результате случайного оплодотворения.

Фенотип – совокупность внутренних и внешних признаков, которые проявляются у организма при взаимодействии со средой в процессе индивидуального развития организма.

Чистая линия – это организмы, гомозиготные по одному или нескольким признакам, полученные от одной самоопыляемой или самооплодотворяемой особи и не дающих в потомстве проявления альтернативного признака.

                                Методы генетики

1. Гибридологический метод – это скрещивание различных по своим признакам организмов с целью изучения характера наследования признаков у потомства. Этот метод был использован Г. Менделем при изучении наследования семи контрастных признаков у растений гороха.

Организмы, гомозиготные по одному или нескольким признакам, получаемые от одной самоопыляющейся или самооплодотворяющейся особи и не дающие в потомстве проявления альтернативного признака, называются чистой линией.

Организмы, полученные от скрещивания двух генотипически разных организмов, называются гибридами.

По результатам гибридизации определяются доминантные признаки, по характеру проявления признаков у гибридов – полное или частичное подавление рецессивных признаков.

2. Цитологические методы основаны на анализе кариотипа особей, изучении процесса мейоза, поведения хромосом в мейозе и образования гамет.

При изучении хромосомного набора любого организма учитываются следующие правила:

1) число хромосом в соматических клетках каждого вида в норме постоянно;

2) у диплоидных организмов в соматических клетках все хромосомы парные, гомологичные; гаплоидный набор хромосом имеют только гаметы, а у растений – гаметофит;

3) каждая хромосомная пара индивидуальна и отличается по своим параметрам от других; при окрашивании имеет различную дифференциальную окраску – чередование светлых и темных полос.

Для систематизации и изучения кариотипа хромосомы располагаются попарно по мере убывания их величины.

3. Молекулярно-генетический метод основан на изучении структуры генов, их количества и последовательности расположения в ДНК; выявлении нуклеотидной последовательности отдельных генов, генных аномалий, определении генома организма, т.е. всей структуры ДНК, содержащейся в гаплоидном наборе хромосом.

                               Алгоритм решения прямой задачи

В прямой задаче известен генотип родителей, необходимо определить возможные генотипы и фенотипыожидаемого потомства в первом или во втором поколениях.

Алгоритм решения обратной задачи

В обратной задаче даны результаты скрещивания, т.е. фенотипы родителей и полученного потомства, необходимо определить их генотипы.

Оформление задач по генетике

При оформлении задач необходимо уметь пользоваться символами, принятыми в традиционной генетике и приведенными ниже:

Пример записи схемы скрещивания (брака)

А – желтая окраска семян, а – зеленая окраска семян.

Запись в хромосомной форме, как отмечено выше, является более предпочтительной. При написании схемы скрещивания (брака)обязательно следует указывать фенотипы всех рассматриваемых особей, поколение, к которому они принадлежат (F1, F2 и т.д.), а также пол родителей и потомства. Гаметы следует обвести кружком (при невыполнении этого можно спутать гаметы с генами генотипа).

К распространенным ошибкам, допускаемым учащимися при оформлении задач, относятся также случаи, когда генотип женского организма написан не слева (принятая форма записи), а справа. Довольно часто встречаются ошибки, когда у гомозиготных особей отмечается два типа гамет, например:

Такая запись не имеет смысла, так как должно быть указано не число гамет, которых может быть множество, а только число их типов. Запись типа «один ребенок будет больным, а другой здоровым» или «первый ребенок родится больным, а второй здоровым» также лишена смысла, поскольку результаты указывают лишь на вероятность рождения тех или иных особей.

Доминантные и рецессивные признаки человека