Кейс - технология на уроках биологии
план-конспект урока по биологии (9 класс)

Использование заданий в формате PIZA на уроках биологии

Содержание кейса

Тема кейса - Обмен веществ.

Основной идеей и целью кейса является: систематизировать и обобщить знания о процессах и этапах обмена веществ, происходящих на различных уровнях организации живых организмов;

Проверяемые, формируемые умения: продолжить развитие у учащихся умения сравнивать, устанавливать причинно- следственные связи; развивать умение слушать, обсуждать и анализировать ответы одноклассников, ставить цель, делать выводы и формулировать биологические определения, формирование умений применять знания в жизненных ситуациях; социализация через решение биологических задач.

Проблема: на уроках биологии в 9 классе учащиеся изучают вопросы по теме обмен веществ на клеточно – молекулярном уровне. В курсе биологии 6-7-8 классов разбирали обменные процессы на организменном уровне, на примере живых организмов разных систематических групп. Проблема в том, что у учащихся нет целостного представления об обменных процессах живых систем и их взаимодействиях. У них разрозненные знания о процессах метаболизма на разных уровнях организации. Задачей кейса, по заданной теме, является – обобщить и систематизировать знания об обмене веществ как важном свойстве живого организма.

Кейс - технология развивает компетентностные качества личности: аналитические умения, практические умения, творческие умения, коммуникативные умения, социальные умения. Наличие в структуре кейс-метода споров, дискуссий, аргументации довольно сильно тренирует участников обсуждения, учат соблюдению норм и правил общения.

Кейс представляет собой подобранный комплекс заданий, в которых должна заключаться какая – либо ситуация, представляющая собой определенную проблему или группу проблем научного, личного, социального, экономического характера. Кейс должен заключать в себе проблему, которую следует всесторонне изучить, проанализировать и предложить определенное решение.

Задание 1

1.1. Прочитайте текст «Метаболизм», состоящий из двух частей и выпишите номера предложений, в которых есть ответы на вопросы:

- Что происходит с энергией во время пластического обмена?    (5 ) 

- Какое значение имеют процессы ассимиляции растений?  (2)

- Где происходят процессы диссимиляции?  (8)

- Что происходит с АТФ в процессах анаболизма? (5)

- Что происходит с энергией во время катаболизма?  (10)

- Что происходит с АТФ в реакциях диссимиляции? (11)

«Метаболизм»

1.Пластический обмен (ассимиляция) - это совокупность реакций анаболизма (биосинтеза), или создание сложных молекул из простых. 2. Процессы анаболизма, происходящие в зелёных растениях с использованием солнечной энергии, имеют планетарное значение, играя решающую роль в синтезе органических веществ из неорганических (фотосинтез). 3. Очень интенсивно анаболизм происходит в периоды роста: у животных — в молодом возрасте, у растений — в течение вегетационного периода. 4. В клетке постоянно синтезируются белки из аминокислот, жиры из глицерина и жирных кислот, углеводы из моносахаридов, нуклеотиды из азотистых оснований и сахаров. 5. Все реакции биосинтеза идут с поглощением энергии, которая освобождается при расщеплении молекулы АТФ, образовавшейся в ходе энергетического обмена.

6.Энергетический обмен или катаболизм - это совокупность реакций распада сложных органических соединений до более простых молекул или окисления какого-либо вещества, обычно протекающего с высвобождением энергии. 7. Катаболические реакции лежат в основе диссимиляции: утраты сложными веществами своей специфичности для данного организма в результате распада до более простых. 8. Расщепление органических веществ осуществляется в цитоплазме и митохондриях с участием кислорода. 9. Ряд процессов диссимиляции ‒ дыхание, брожение и гликолиз ‒ занимает центральное место в обмене веществ. 10. Энергия, освобождающаяся при распаде органических веществ, не сразу используется клеткой, а запасается в форме АТФ (аденозинтрифосфорной кислоты) и других высокоэнергетических соединений. 11. АТФ — универсальный источник энергообеспечения КЛЕТКИ. 11. Синтез АТФ происходит в клетках всех организмов в процессе фосфорилирования — присоединения неорганического фосфата к АДФ.

1.2. Используя текст «Метаболизм» , дайте развернутый ответ на вопрос –

Как связаны между собой пластический и энергетический обмен?

(Смысл ответа. Оба обмена связаны между собой через превращение веществ и энергии. Источником энергии в живых клетках, обеспечивающим все виды их деятельности, является аденозинтрифосфорная кислота (АТФ). Освобождающаяся при расщеплении АТФ энергия обеспечивает любые виды клеточных функций - движение, биосинтез, перенос веществ через мембраны и др. Биологический смыл реакций энергетического обмена и состоит в том, что энергия, освобождающаяся в результате химических реакций окисления углеводов и других веществ, используется для синтеза АТФ, т. е. для восполнения ее запаса в клетке. )

1. 3. Используя текст «Метаболизм» дайте ответ на вопрос–

От чего зависит интенсивность процессов метаболизма?

(Смысл ответа. От возраста. У растущего, молодого организма интенсивней процессы пластического обмена, для роста требуется большое количество органических веществ, которые активно синтезируются.  У стареющего организма преобладают процессы энергетического обмена.)

1.4. Используя текст «Метаболизм» и знания биологии, дайте ответ на вопрос и дайте пояснение.

Согласны ли вы, что у растений преобладает пластический обмен, а у животных энергетический?

(Смысл ответа. ДА. Так как растения – автотрофы, они сами синтезируют органические вещества с использованием энергии света, которые используют для построения тела. Поэтому у них преобладает пластический обмен. Животные гетеротрофы, они используют вещества из пищи, которую расщепляют до простых молекул, а потом используют. У них преобладает энергетический обмен.)

Задание 2

2.1.  Используя схемы и рисунки дайте ответы на вопросы:

1) В какой схеме представлен процесс биосинтезе белка, запишите в ответе букву? (А)

2) Какими цифрами на рисунке обозначены процессы биосинтеза белка – транскрипция и трансляция? (I и II)

3) Под какой буквой представлен процесс фотосинтеза? В клетках каких организмов он осуществляется?  (Б)

4) Что изображено на рисунке под буквой - в)? Какие процессы метаболизма в нем происходят? (В - органоид клетки митохондрия. В митохондриях осуществляются реакции аэробного дыхания)

а)  б)  в)

. 2.2.  Используя график «Зависимости активности метаболизма от массы тела» дайте ответ на вопрос:  Как активность метаболизма зависит от массы тела?

(Смысл ответа: напрямую. Активность метаболизма напрямую зависит от массы тела. Чем больше масса тела, тем выше скорость обмена веществ)

Задание 3  

(В данном блоке заданий проверяется умение применять полученные знания на практике, в жизни, в реальных проблемных ситуациях.)

 Дайте развернутый ответ к каждой задаче и ответьте на вопрос: 

3.1. В клетках различных органов крысы суммарный объем митохондрий по отношению к общему объему клетки составляет: в печени – 18,4%, в поджелудочной железе – 7,9%, в сердце – 35,8%. Объясните причину такой разницы в содержании митохондрий в клетках.

(Смысл ответа: Митохондрии — это органоиды клеток, в которых происходят процессы энергетического обмена.  От выполняемой функции органов зависит количество митохондрий в клетках тканей этих органов. Сердечная мышца постоянно сокращается (работает) на это требуется большое количество энергии)

3.2. Многие птицы в зимнюю бескормицу обитают возле жилья человека. В снегопад, гололедицу и в мороз, например, синицы питаются только теми кормами, которые находят в специально оборудованных кормушках… Как вы думаете, что страшнее для домового воробья голод или холод?

(Смысл ответа: Голод. От питания (подготовительный этап) зависит интенсивность процессов метаболизм, особенно энергетический обмен.)

3.3. Одна богатая лондонская дама, узнав о том, что растения очищают воздух, велела слугам перенести из зимнего сада в спальню, которая не проветривалась, пять самых больших кадок с тропическим растениями. Утром дама проснулась с головной болью. После этого она стала утверждать, что растения не очищают воздух, а портят его. Как объяснить даме ее ошибку?

(Смысл ответа: У растений процессы фотосинтезе зависят от интенсивности света, следовательно, ночью не идут процессы световой фазы, а процессы дыхания у всех организмов происходят круглосуточно. Результатом этих процессов в ночное время, в замкнутом помещении является изменение концентрации углекислого газа, он увеличивается)

3.4. На каких уровнях организации происходят процессы метаболизма в описанных задачах?

(Смысл ответа: Обменные процессы идут на органно-тканевом и организменном уровнях организации)

Задание 4

4.1.  Используя фрагменты стихотворений, подумайте какие процессы метаболизма доминируют в описанных ситуациях и какие факторы влияют на интенсивность этих процессов.

1) «Беглец» ( М.Ю. Лермонтов)

…Гарун бежал быстрее лани,
Быстрей, чем заяц от орла;
Бежал он в страхе с поля брани,
Где кровь черкесская текла…

(Смысл ответа: Энергетический обмен. Страх, стресс)

2) «Первый ландыш» (А. А. Фет)

…О первый ландыш! Из- под снега

Ты просишь солнечных лучей;

Какая девственная нега

В душистой чистоте твоей!

(Смысл ответа: Пластический обмен. Рост организма)

3) Очень страшная история (Д. Хармс)
Доедая с маслом булку,
Братья шли по переулку.
Вдруг на них из закоулка
Пес большой залаял гулко.

(Смысл ответа: Энергетический обмен. Страх)

4.2. Дайте ответы на вопросы используя стихотворные строки и свои знания о процессах метаболизма

1)  На каких уровнях организации могут идти процессы метаболизма:

а) клеточный; б) организменный; в) популяционно- видовой; г) биогеоценотический; д) биосферный; е) на всех перечисленных организации ( в любой биологической системе)

2) Могут ли растительные организмы влиять (изменять) обмен веществ животных? 

(Смысл ответа: Да. Они являются в биологических системах продуцентами)

3) Могут ли живые организмы влиять на обмен веществ биогеоценоза и биосферы в целом? (Смысл ответа: Да. От взаимосвязей живых организмов зависят обменные процессы (круговорот веществ и поток энергии) на биогеоценотическом и биосферном уровнях организации)

Задание 5

(В данном блоке задания подобраны для отработки навыков решения изобретательских задач. Проверяются компетенции интерпретация данных на глобальные уровне, осуществляется связь знаний естественнонаучных дисциплин.)

5.1. Прочитаете, проанализируйте текст и дайте ответ на вопрос.  

- Ну, Бугланд, – обратился Стефенсон к своему приятелю, – ответьте мне на вопрос, может быть не особенно легкий. Можете ли вы сказать, какая сила двигает поезд?

- Я полагаю, – ответил Бугланд, – сила одной из ваших больших машин.

- Да, но что приводит в действие машину?

- О весьма возможно, что один из ваших машинистов?

Приведите возможные варианты ваших суждений, что приводит в действие машину?

(Смысл ответа: паровозы работали на основе сжигания топлива, угля, а уголь-это горючее полезное ископаемое растительного происхождения, в конечном итоге, прямой результат действия солнечных лучей, которые поглощались древними растениями)

5. 2. Как вы понимаете мысль Тимирязева о космической роли фотосинтеза?

 «…Луч солнца приводит в движение и чудовищный маховик паровой машины, и кисть художника, и перо поэта».  К. А. Тимирязев

(Смысл ответа: На осуществление любой работы в биологических системах необходима энергия. Согласно закону сохранения энергии - энергия не возникает из ничего и не исчезает в никуда, а может только превращаться из одной формы в другую. Растения аккумулируют и превращают энергию солнца в химическую энергию. В биологических системах эта энергия переходит в тепловую, механическую, электрическую и другие формы)