Интегрированный урок (биология-литература) путешествие с хлорофиллом.
Тема “Особенности пластического и энергетического обменов в растительной клетке” или «Фотосинтез»
Задачи урока:
- средствами биологии и литературы сформировать преставление об особенностях процесса фотосинтеза;
- продолжить углубление знаний об автотрофном способе питания;
- сформировать понятие о световой и темновой фазах фотосинтеза;
- раскрыть значение данного процесса в биосфере;
- продолжить формирование умения работать со схемами и таблицами;
- развивать способности полноценно воспринимать художественные произведения, эмоционально откликаться на прочитанное, учить чувствовать и понимать образный язык художественного произведения;
- сформировать общую картину мира, показать взаимосвязь между явлениями реальной действительности и его отражением в литературе.
Оборудование:
- компьютер,
- мультимедийный проектор,
- презентация по теме урока, схемы учебника,
- таблицы,
- книги.
Термины и понятия:
- фотосинтез,
- световая и темновая фаза,
- хлорофилл.
Ход урока
I. Учитель биологии. Процессы, происходящие в природе, можно изучать не только используя биологические средства обучения, но и литературные знания творчества поэтов и писателей.
Учитель читает стихотворение Ф.И. Тютчева:
Не то, что мните вы, природа:
Не слепок, не бездушный лик,
В ней есть душа, в ней есть свобода,
В ней есть любовь, в ней есть язык.
Язык природы переводят для нас поэты: живые голоса птиц, шорох леса, шелест сада, шепот ручьев, гул морского прибоя…(демонстрация слайда№2)
Поэзия пытается проникнуть в тот смысл, который природа таит в себе. В русской литературе природа – храм и природа – мастерская не противопоставлены друг другу, молитва и работа – не антиподы. Изображение и воспевание природы в русской поэзии имеет большую историю. Ни один поэт не обошел этой темы. Божественный, чарующий пейзаж Пушкина, Блок любил свой “соловьиный сад”. Поэзия Есенина выросла под рязанскими небесами. Без пейзажа, без разговора с природой она не может. Лермонтов остро ощущал природу в ее творении, драматичности, в ее бурях. Тютчев, Фет– признанные мастера лирического пейзажа. А рядом с природой всегда человек со своими переживаниями, чувствами, мыслями. Каждый поэт ищет гармонии в природе, своей гармонии с ней, потому что именно в этом заключено существование, да что там существование, сама жизнь природы и человека. И, наверное, поэтому Ф.И. Тютчев писал:
Ты связан, соединен от века
Союзом кровного родства,
Разумный гений человека,
С творящей силой естества…,
Скажи заветное он слово –
И миром новым естество
Всегда откликнуться готово
На голос родственный его.
Учитель биологии.
Природа! Как это просто. И как сложно сделать самый малый шаг в ее глубину. Она, казалось бы, раскрыта, иной раз чудится, что идет тебе навстречу. А в действительности она таится, она не подпускает к себе, противится твоему стремлению познать ее тайны. Но человек беспокоен, и беспокойство его восходит на гребень дерзости. До такой степени осложнились научные дисциплины, изучающие природу, так несметны их взаимосвязанные циклы, до такой степени дробятся привычные науки, появляются новые.
Мы знаем, что поэты воспевают те красоты природы, которые видят, чувствуют, при этом не задумываются, почему лист зеленый, изменяется, растет. Но зато это видят ученые биологи.
И так, ребята, вы, наверное, уже поняли, что речь сегодня пойдет о природе, растениях, о роли их в жизни человека, всего живого на земле.
Это красота, ярмарка красок, настроение, источник вдохновения, но это и пища, одежда, здоровье, жилище, кислород, долгожданная прохлада, которую ждет путник в жаркий день в тени крон деревьев.
Слайд Лучи над деревьями.. Мы сегодня с вами совершим путешествие с хлорофиллом на тему «ФОТОСИНТЕЗ» Эти слова неразделимы поскольку Фотосинтез протекает именно благодаря пигменту хлорофиллу, встроенному в хлоропласт.
Борис Пастернак писал:
«Во всём мне хочется дойти
До самой сути,
В работе, в поисках пути,
В сердечной смуте.
До сущности протекших дней,
До их причины,
До оснований, до корней,
До сердцевины…» Вот и мы сегодня должны дойти еще раз до самой сути на тему «Фотосинтез»
Ученики на каждом этапе проводят самооценку по 5 балльной системе.(лист самооценки на слайде №3)
Станция ПОВТОРЯЙ. Слайд №4) (Всем учащимся предлагаются задания разного уровня на 5-7 минут)
Станция Историческая. (слайд№5).Все началось с мыши.
III Мотивационно-ориентационный этап (4 мин)
Подведение к теме (формулирование эвристического вопроса на основании рассказа учителя об опыте учёного).
Учитель: Ребята, биологию вы изучаете с шестого класса и за это время научились объяснять суть многих процессов и явлений, происходящих в природе. Но давайте мысленно перенесёмся лет на четыреста назад, в 1600 год. Именно тогда бельгийский естествоиспытатель Ян Ван-Гельмонт решил узнать, благодаря чему растёт растение. Для этого он поставил опыт: посадил побег ивы в кадку с землёй, предварительно взвесив побег и землю. В течение пяти лет он поливал растение чистой дождевой водой, не содержащей минеральных солей. Взвесив иву, через пять лет, ученый обнаружил, что её вес увеличился на 65 килограммов, а вес земли в горшке уменьшился всего на 50 граммов. Откуда растение добыло 64 кг 950 г питательных веществ? Ван-Гельмонт решил, что всё дело в поглощённой растением воде. Так возникла водная теория питания растений.
Результаты проведённого опыта очень заинтересовали других учёных, а вот объяснение, предложенное Ван-Гельмонтом, их совсем не устроило. И начался активный поиск ответа на поставленный вопрос. Возвращаемся в XXI век. Как вы объясните результаты опыта? Чего не учёл бельгийский естествоиспытатель? (Выслушать варианты ответов учащихся).
Исследователь не учёл возможности воздушного питания растений, т.е. существование процесса фотосинтеза. Детальному изучению данного процесса мы посвятим сегодняшний урок, тема которого так и звучит: «Фотосинтез» (запись темы урока). Как вы думаете, какова цель нашего с вами сегодняшнего урока? (высказывания учащихся)
IV Изучение нового материала (20 мин)Станция Научная(СЛАЙД №6- 16)
Условия необходимые для фотосинтеза. Место протекания процесса (5 мин)
Учитель: Знакомиться с процессом фотосинтеза вы начали ещё в начальной школе, а более подробно изучать – в курсе биологии шестого класса. Как вы тогда объясняли, что такое фотосинтез? (варианты ответов учащихся)
(СЛАЙД №7)
Фотосинтез – это процесс образования кислорода зелёными растениями на свету.
Фотосинтез – это образование на свету в листьях из углекислого газа и воды органических соединений (определение, данное в 70-е годы XIX столетия К.А. Тимирязевым).
Очень образно описал это явление русский ученый, физиолог растений – К.А. Тимирязев: “Дайте самому лучшему повару сколько угодно свежего воздуха, сколько угодно солнечного света и целую речку чистой воды и попросите, чтобы из всего этого он приготовил Вам сахар, крахмал, жиры и зерно, – он решит, что вы над ним смеетесь. Но то, что кажется совершенно фантастическим человеку, беспрепятственно совершается в зеленых листьях растений”. (Климент Аркадьевич – не первый, кто заинтересовался ролью зеленого листа, но он первый обобщил все данные о фотосинтезе, которые были известны в науке к началу XX века и сформулировал научное понятие этого процесса в книге “Жизнь растений”).
( учащиеся записывают определение в тетрадь)
Учитель: Многие ученые пытались изучить данный процесс, и объяснить, что происходит в растениях на свету, проводили для этого различные эксперименты.
Английский химик Джозеф Пристли искал способ очистки воздуха, испорченного горением и дыханием людей и животных. Он помещал под колокол вместе с горящей свечой или живой мышью разные вещи. Так под колокол попал пучок мяты, который там рос и делал воздух пригодным для горения и дыхания. Опыты Пристли произвели сильное впечатление. Шведский исследователь Карл Шееле, скромный аптекарь, попытался повторить опыты Пристли в своей домашней лаборатории, где он проводил эксперименты в свое свободное время – в основном по ночам. Но у него получилось, что растения не улучшали воздух, а делали его непригодным для горения и дыхания. На основании своих опытов Шееле обвинил Пристли в обмане. Пристли стал повторять опыты, и тут стало все непонятно. Растения то улучшали воздух, то нет. Причина неудач Пристли была в том, что ни он, ни Шееле не выяснили при каких внешних условиях растения очищают и портят воздух. Точку в этом вопросе поставил Ян Ингенхауз – личный врач австрийской императрицы Марии Терезии. Он проделал 500 опытов с веточкой элодеи. На солнечном свету из растения поднимались пузырьки газа. Ингенхауз собрал газ и проверил, что это чистейший кислород. Но оказалось, что пузырьки выделялись только на свету, причем не зеленые части растений пузырьков не выделяли. Таким образом Ингенхауз доказал, что растения действительно улучшают воздух, но только на свету.
Задание: Рассмотрите имеющиеся иллюстрации опытов и их описание. Подумайте и ответьте на вопрос, что доказывает каждый из предложенных опытов? (СЛАЙДЫ № 8-9)
1 Опыт Джозефа Пристли (с мышонком). Выделение растениями кислорода, необходимого для дыхания живых организмов.
2 Опыт с лучинкой. Зелёные растения выделяют кислород только на свету.
3 Опыт с окаймлённой геранью. Органические вещества образуются только при наличии хлорофилла.
4 Опыт со щёлочью под колпаком. Необходимость углекислого газа для фотосинтеза.
5 Опыт с надписью на листе герани. Образование крахмала в листьях на свету.
Учитель: Сделайте вывод, какие основные вещества необходимы для процесса фотосинтеза
При каких условиях возможно протекание процесса фотосинтеза? (Ответ: углекислый газ, вода, хлорофилл, свет).
Следовательно, мы можем предположить, что для протекания данного процесса необходимо наличие определенных веществ и условий.
А где же конкретно происходит процесс фотосинтеза? Для того, чтобы это определить составьте схему из предложенных изображений, которая будет отражать место протекания процесса фотосинтеза. (СЛАЙД №10)
Растение – лист –– клетки – пластиды (хлоропласты) – тилакоиды, содержащие пигмент хлорофилл.
Именно в этих маленьких структурах и происходит процесс фотосинтеза. А вспомните пожалуйста в чем особенности строения хлоропласта. (СЛАЙД
1. В 1630 году голландский врач Ян Батист ван Гельмонт обнаружил, что ива, растущая в горшке, за 5 лет увеличила вес на 74 кг, а вес почвы уменьшился на 57 кг. Следовательно, сделал вывод ученый, растение само образует органические вещества.
2. Датой открытия фотосинтеза считают 1771 год. Английский ученый Пристли обратил внимание на изменение состава воздуха вследствие жизнедеятельности животных. В присутствии зеленых растений воздух вновь становится пригодным для дыхания.
3. 1878 год. Процесс поглощения СО2 и воды на свету немецкий ученый Пфеффер назвал фотосинтезом.
4. Механизм фотосинтеза был открыт русским ученым К.А.Тимирязевым.
В начале января 1868 года на I съезде русских естествоиспытателей выступил молодой ботаник К.А. Тимирязев о приборе для исследования воздушного питания листьев, который давал ответ, сколько углекислоты поглотил лист, сколько пищи принял. Растение питается воздухом – научный факт. Вторая часть сообщения была посвящена выяснению вопроса усваивается ли углекислота в искусственном освещении. Процесс значительно замедляется. К.А. Тимирязев поставил перед собой задачу выяснить роль хлорофилла в великом процессе создания живого из не живого. В лаборатории Гейдельберского университета он проводил свои опыты. В хлорофилле было обнаружено не большое количество солей железа. Тимирязев открыл в составе хлорофилла вещество, которое определяет его характерные оптические свойства. Это вещество Тимирязев назвал хлорофилленом.
Какие же лучи солнечного спектра вызывают в зеленых частях растений разложение углекислоты (в красном, оранжевом, зеленом).
Оказалось, что там, где красный цвет – углекислота поглощается почти полностью.
Что же произошло?
Была пища СО2, но эту пищу лист по-разному использовал. Провел еще один опыт.
Поставил растение в темноту, запас крахмала иссяк.
Демонстрация опытов, аналогичных проводимым К.А.Тимирязевым.
Ученикам предлагается лабораторным путем исследовать образовавшееся вещество с помощью йода.
Ученики делают вывод об образовании крахмала, значении CO2 и солнечного света для прохождения фотосинтеза.
Учитель биологии рассказывает о том, что приблизительно 5-7 млрд. лет назад из газов и космической пыли образовались Солнце, Земля и др. планеты. Земля остывала, ее затвердевшую кору окружали газы – аммиак, метан, водород, сероводород и водяной пар. Они образовали первичную атмосферу планеты. Охлаждаясь, пар выпадал дождями и создавал первичный океан Земли. Именно в верхнем слое приблизительно 4 млрд. лет назад появились первые организмы. По-видимому, они были гетеротрофами. Со временем их количество росло. Только суша была запретной зоной. Причина в этом солнечный свет. Учитель простит ответить на вопросы: Почему свет губителен? Что представляет собой свет?
Продолжает учитель биологии, ставя проблему перед учениками. Свет был уже приблизительно 5-7 млрд. лет назад. Какое чудо могло произойти, чтобы направить луч света на созидание?
Чудо, как и положено, было морское, зеленое, имело большую голову и длинный хвост.
Ученик выступает с сообщением молекуле хлорофилла (при подготовке к выступлению необходима консультация с учителем химии).
Чудо появилось в некоторых клетках, состояло из атомов С и N, соединенных в сложное кольцо. Кроме того, в центре кольца находился атом магния – голова, а еще в молекулу входил спирт фитол, включающий цепь из 20 углеродных атомов – хвост (демонстрация таблицы с изображением молекулы хлорофилла). Появление хлорофилла вызвало на земле настоящую биохимическую революцию.
Основной хлорофилл а, его дополняет b и с, а т.ж. каратиноиды – красные, оранжевые или желтые. Все они входят в состав собирающих свет “антенн” и выполняют вспомогательную роль, расширяя спектр поглощаемого при фотосинтезе света.
Учитель биологии задает вопрос о веществах, играющих важную роль в процессе фотосинтеза.
Учитель литературы говорит о том, что природа и поэзия выступает в некоем гармоническом единстве. В поэзии дружность природы заключена огромная сила эмоционального воздействия на сердца людей. Ученикам предлагается вспомнить стихотворения русских поэтов, где говорится о воде, растениях, о деревьях, где авторы призывают всмотреться в окружающий мир. Когда–то Н. Рыленков сказал о красоте леса:
Здесь мало увидеть –
Здесь нужно всмотреться,
Чтоб ясной любовью
Наполнилось сердце.
Давайте всмотримся в эту красоту. Выступления учеников о красоте леса, растения, воды.
С особенностями процесса фотосинтеза учащиеся знакомятся в ходе рассказа учителя биологии, сопровождаемого мультимедийной презентацией или, работая со схемой в учебнике, заполняя таблицу.
Станция Научная. (Работа с теоретическим материалом)
Фазы фотосинтеза. Работа в парах (15 минут)
Учитель: Фотосинтез является сложным многоступенчатым процессом, часть реакций которого происходит на свету, а часть – в его отсутствии. Следовательно, выделяют две фазы фотосинтеза световую и темновую. И сейчас вы самостоятельно попытаетесь определить суть этих процессов. Путем заполнения таблицы Работа в парах. 1 ряд – характеризует световую фазу, 2 – ряд темновую. После заполнения таблицы, учитель предлагает 1 учащемуся каждой группы выступить и объяснить суть процесса, и одновременно на экране демонстрируется суть каждого этапа фотосинтеза.
(СЛАЙД №10-11)
Сравнение этапов фотосинтеза
|
Световая фаза |
Темновая фаза |
|
|
Место протекания процессов |
Мембраны тилакоидов |
Строма хлоропласта |
|
Условия
|
Свет |
Наличие света не обязательно |
|
Необходимые вещества |
Вода, углекислый газ, АДФ, НАДФ |
Углекислый газ, АТФ, НАДФ-Н, |
|
Процессы, происходящие на данном этапе |
Фотолиз воды, Нециклическое фосфорилирование (образование АТФ) |
Цикл Кальвина |
|
Что образуется? |
Кислород (удаляется в атмосферу), АТФ, НАДФ-Н. |
Глюкоза, АДФ, НАДФ |
В итоге суммарное уравнение двух этапов фотосинтеза будет выглядеть следующим образом
6СО2 + 6Н2О → С6Н12О6 + 6О2↑
Станция Литературная (5 минут) (СЛАЙД № 16-19)
Учитель: О фотосинтезе можно говорить не только на уроках биологии и химии. Если по-настоящему любить природу, можно описать этот процесс красивым литературным языком. Послушайте выдержку из работы К.А. Тимирязева (предложить учащимся закрыть глаза и мысленно нарисовать картинку к тексту).
«Когда-то, где-то на Землю упал луч солнца, но он упал не на бесплодную почву, он упал на зелёную былинку пшеничного ростка, или, лучше сказать, на хлорофилловое зерно. Ударяясь о него, он потух, перестал быть светом, но не исчез… В той или другой форме он вошёл в состав хлеба, который послужил нам пищей. Он преобразился в наши мускулы, в наши нервы. Этот луч солнца согревает нас. Он приводит нас в движение. Быть может, в эту минуту он играет в нашем сознании».
Как вы думаете, почему К.А. Тимирязев считал, что растениям в нашей жизни принадлежит космическая роль?
Основным источником тепла и света является космическое тело – Солнце. А зелёные растения – единственные организмы на нашей планете, которые способны усваивать солнечную энергию и переводить её в химическую энергию органических веществ.
Изобретатель паровоза Стефенсон как-то задал вопрос своему приятелю: «Что движет проходящий перед нами поезд?» «Конечно, твое изобретение», –ответил его друг. «Нет, – сказал Стефенсон, – его движет тот солнечный луч, который сотни миллионов лет назад поглотило зеленое растение».
Обратимся к произведению М.М. Пришвина «Кладовая солнца»
Все Блудово болото, со всеми огромными запасами горючего, торфа. Есть кладовая солнца.. Да, вот именно так и есть, что горячее солнце было матерью каждой травинки. Каждого цветочка. Каждого болотного кустика и ягодки. Всем им солнце отдавало свое тепло, и они, умирая, разлагаясь, в удобрении передавали его, как наследство, другим растениям, кустикам, ягодкам, цветам и травинкам. Но в болотах вода не дает родителям-растениям передать все свое добро детям. Тысячи лет это добро под водой сохраняется, болото становится кладовой солнца, и потом вся эта кладовая солнца, как торф, достается человеку в наследство.
Какую ещё роль играет фотосинтез? Станция Космическая. слайды №19-22
Чтобы ответить на этот вопрос, обратитесь к приложению №3
Значение фотосинтеза
Ежегодно на планете образуется 150 млн тонн органического вещества.
В атмосферу ежегодно выделяется 200 млн тонн кислорода, который необходим для всех живых организмов.
Из кислорода в верхних слоях атмосферы образуется озон, который защищает всё живое на Земле от губительного действия УФ-лучей.
Фотосинтез регулирует содержание углекислого газа в атмосфере.
Теперь как квалифицированные специалисты по вопросам фотосинтеза ответьте на вопрос: почему в школах должно уделяться большое внимание вопросам озеленения кабинетов?
(Ответ: так как зелёные растения регулируют содержание кислорода и углекислого газа в воздухе, улучшают микроклимат и просто радуют глаз, напоминая, что вслед за холодной зимой обязательно наступит тёплая весна). Всё это способствует сохранению здоровья работников школы и учащихся. (Слайд 10).
V Закрепление. (5 минут) ( СЛАЙД 23-29)
В качестве закрепления интерактивный тест.
VI Подведение итогов, оценивание учащихся ( 2 мин)
Учитель: Давайте вспомним тему нашего сегодняшнего урока и цель, которую мы с вами ставили в начале урока. ( ответы учащихся)
Как вы думаете достигли ли вы темы нашего сегодняшнего урока? Что узнали сегодня на уроке? (Ответы учащихся)
VII Домашнее задание (30 сек) (СЛАЙД№30)
Написать оду, эссе, синквейн или сочинение на тему «Фотосинтез»
Рефлексия (30 сек) (СЛАЙД №31)
Оцените урок и свою работу на уроке
- Урок не понравился, не узнал ничего нового
- Урок прошел как обычно
- Урок понравился, узнал много нового
Приложения:
Приложение 1. Задание для учащихся 6 класса. (.doc 87 КБ) Скачать >>>
Приложение 2. Задание для учащихся 9 класса. (.doc 65,7 КБ) Скачать >>>
Приложение 3. Значение фотосинтеза. (.doc 55 КБ) Скачать >>>
Приложение 4. “Кладовая солнца”. (.doc 55,5 КБ) Скачать >>>
Презентация к уроку
