ЗНАЧЕНИЕ БИЛОГИЧЕСКОГО ЭКСПЕРИМЕНТА В ОБУЧЕНИИ БИОЛОГИИ В ШЕСТОМ КЛАССЕ

Белоусов Глеб Игоревич

студент 5 курса, кафедра безопасности жизнедеятельности, биологии и химии

E–mail: elena_dvkoms@mail.ru

Кукушкина Елена Викторовна

научный руководитель, канд.с.-х. наук, ст. преподаватель кафедры БЖБиХ

На наш взгляд, современная система обучения биологии, не использует возможности практического применения полученных знаний школьниками. Однако, раздел «Растения» имеет большие возможности в решении этой проблемы, предусматривающие проведение эксперимента школьниками в различных темах этого раздела.

В теории изучения методов обучения биологии сложился некоторый опыт по постановке экспериментальных работ в изучении раздела «Растения». Но эта проблема с методической точки зрения, рассмотрена недостаточно.

Цель работы заключается в том, чтобы изучить состояние проблемы постановки экспериментальных работ в разделе «Растения» и определить методику их применения в практике учителя. Для достижения этой цели нами поставлены следующие задачи:

1)  изучить состояние проблемы в психолого-педагогических источниках;

2)  осуществить анализ программ и учебников раздела «Растения»;

3)  подготовить рекомендации по постановке экспериментальных работ в разделе «Растения».

Результаты исследования представлены в виде таблиц. Практическое значение данной работы заключается в том, что ее можно использовать в практической деятельности учителей биологии, студентов, проходящих практику в школах. Материалы исследования частично были апробированы в период педагогической практики на 4 и 5 курсах.

Понятие биологического эксперимента.

Эксперимент может быть кратковременным и длительным.

Если биологический эксперимент занимает много времени, на уроках проводим только постановку опыта и показываем результаты. Наиболее многообразны эксперименты на учебно-опытном участке. Они чаще всего длительны и занимают весь период с начала вегетации до окончания листопада. Мы предлагаем методику проведения некоторых таких экспериментов, которые учащиеся смогут выполнить на опытном участке под руководством преподавателя или на базе научно-исследовательского института. Перед учащимися ставят вопросы или задачи, которые решают путем сравнения результатов опыта и контроля (опытные и контрольные растения или животные ставятся в одинаковые условия, кроме одного испытываемого). Во время опыта проводят точные наблюдения с измерениями. Особенное значение имеет правильная фиксация наблюдений и результатов опыта в специальных табличках, позволяющих сравнивать показатели развития и урожайности опытных и контрольных растений и подводящих к выводам.

Эксперимент 1. Изучение фенологии форм и сортов различных ягодных растений (жимолости, розы морщинистой, смородины и др.)

Проводится с целью выявить приспособленность растений к ритму климата. Изучение фенологии проводится по общепринятым в плодоводстве методикам  с использованием рекомендаций наблюдений за жимолостью И.К. Гидзюка [1, с. 4].

Отмечаем прохождение сортами и формами следующих основных фаз вегетационного периода: распускание почек (начало вегетации); начало и конец цветения; начало и полное созревание ягод; начало и конец листопада.

Наступление фенофаз определяем глазомерно. Дату распускания почек отмечаем, когда у большинства растений из раскрывающихся почек выдвигаются кончики листьев. Начало цветения — при распускании на кустах 3—5 % цветков. Конец цветения — при отцветании 90—95 % цветков.

Начало созревания — когда ягоды полностью созрели, приобрели характерные для сорта окраску, вкус, аромат. У неодновременно созревающих сортов эту фазу отмечаем датой созревания последних ягод.

Начало листопада отмечаем при наступлении массового естественного осыпания листьев (осыпалось 20—25 %). Конец естественного листопада определяем, когда большинство растений сорта сбросило листья. У сортов, не заканчивающих полностью вегетацию до наступления холодов, отмечаем степень листопада. Степень листопада определяем глазомерно в процентах (около 20, 40, 60, 80 % листьев).

Учет распускания почек и сроков цветения проводим через день; сроков созревания — через два дня; окончание роста и листопад отмечаем раз в пять дней. Результаты фенологических наблюдений записываем в полевой журнал (таб. 1).

Таблица 1.

Результаты фенологических наблюдений

В годовом отчете необходимо произвести анализ фенонаблюдений в связи с учетом метеорологических условий вегетационного сезона.

На основании нескольких лет наблюдений необходимо произвести группировку сортов на ранние, средние, поздние по фазам вегетации (средним сроком прохождения фенофазы считаем наиболее часто встречающуюся дату наступления фенофазы за годы наблюдений).

Степень цветения и плодоношения определяем глазомерно по форме или сорту в целом. Степень цветения определяем в период массового цветения жимолости (например, роза морщинистая — ремонтантное растение). Степень плодоношения — когда завязь достигает хорошо заметного размера — и отмечаем баллами: 5 — обильное цветение, плодоношение; 4 — хорошее; 3 — среднее; 2 — слабое; 1 — очень слабое цветение, плодоношение (имеются единичные ягоды); 0 — растение не цветет и не плодоносит.

Эксперимент 2. Изучение самоплодности  и перекрестной плодовитости различных ягодных растений (жимолости, розы морщинистой, смородины)

Поскольку между самоплодностью и урожайностью существует коррелятивная связь, то изучение самоплодности имеет важное значение.

Обычно под самоопылением понимают не только опыление в пределах одного цветка (автогамия) или растения (гейтоногамия), но и переопыление между особями клона (сорта).

Изучение способности растений к автогамии позволяет судить о способности сорта завязывать ягоды при отсутствии пчел или других насекомых, что часто наблюдается в неблагоприятную погоду во время цветения.

Изучение способности завязывать плоды при переопылении между особями сорта (степени физиологической самосовместимости) позволяет установить способность сорта завязывать ягоды в односортном насаждении при условии лета пчел и других опылителей.

В изученной нами литературе информация об особенностях опыления розы морщинистой, о зависимости опыления от строения генеративного аппарата очень скудная. Это указывает на необходимость изучения самоплодности розы морщинистой.

Изучение самоплодности жимолости не проводится в связи с тем, что строение и физиология ее цветков характерна для перекрестно-опыляемых растений, поэтому все виды жимолости из подсекции голубой жимолости практически самобесплодны [1, с. 2].

Самоплодность изучаем по вариантам естественного и искусственного самоопыления.

В первом случае самоплодность определяем путем подсчета ягод, завязавшихся от самоопыления под изолятором без искусственного нанесения пыльцы.

Во втором случае проводим искусственное опыление пыльцой, собранной с разных кустов той же элитной формы (без кастрации цветков).

Все варианты опыления располагаем на одновозрастных ветвях и кустах.

Для проведения опыления используем следующие рекомендации:

1)  пыльцу собираем с первых, наиболее крупных, но еще не распустившихся бутонов шиповника (из расчета 1 бутон на 3—5 цветков), пыльники удаляем;

2)  высушенную пыльцу пересыпаем в чистый пузырек;

3)  если у бутонов лепестки еще  недостаточно выдвинуты, то, надрезав вокруг лезвием околоцветник, удаляем его с чашелистиками, а затем пинцетом удаляем пыльники;

4)  пыльцу наносим по всему рыльцу, нераспустившиеся бутоны удаляют, подсчитываем количество опыленных цветков, надеваем на ветку марлевый изолятор, завязываем его шпагатом с этикеткой, на которой записываем название формы;

5)  изоляторы должны быть свободными, чтобы не мешать росту побегов, лучше, если это будут рукава, которые можно потом развязать наверху [3, с. 4].

Поскольку влияние пыльцы сказывается на околоцветнике, и, в конечном итоге на урожае, отмечаем размер ягод и число семян в ягодах, что отражает качество оплодотворения. Результаты изучения самоплодности отражаем в таблице 2.

Полученный в повторениях материал обрабатываем, высчитываем средний вес ягод и среднее число семян на ягоду.

Таблица 2.

Результаты изучения самоплодности розы морщинистой

Для окончательной оценки успешности оплодотворения высчитываем показатель эффективности оплодотворения – урожай 100 цветков. Он получается путем умножения процента полученных ягод на средний вес одной ягоды в каждом варианте опыления. Более высокий урожай 100 цветков дает основание считать, что оплодотворение в данном варианте прошло более успешно. Данные вносим в таблицу 3.

Таблица 3.

Самоплодность элитных форм розы морщинистой

После трех лет изучения самоплодности все изучаемые элитные формы по степени самоплодности разбиваем на группы: к высокосамоплодным относим сорта, завязывающие свыше 50 % ягод от числа опыленных цветков. Сорта, завязывающие 30—50 % ягод, относим в группу, характеризующуюся хорошей самоплодностью. Средне самоплодные сорта завязывают 20—30 % ягод; сорта, завязавшие мало ягод (3—20 %), относим к группе с плохой самоплодностью; сорта, не завязавшие при самоопылении ягод, или очень мало (не более 1—3 %), составляют группу самобесплодных.

Эксперимент 3. Изучение перекрестного опыления в связи с подбором опылителей

По данным ЮжУралНИИПОК, большинство существующих сортов шиповника плохие самоопылители, а жимолость самостерильна, поэтому для получения высоких урожаев этих культур необходим правильный подбор сортов-опылителей. Поскольку существует  избирательность оплодотворения, перекрестное опыление розы морщинистой и жимолости проводим с целью изучения влияния опылителей на плодоношение и подбора лучших опылителей.

Опыление проводим по вариантам:

1.  искусственное опыление пыльцой в пределах элитной формы или сорта (контроль);

2.  искусственное опыление пыльцой других отдельно взятых элитных форм или сортов;

3.  свободное опыление (для сравнения).

Все варианты размещаем на одновозрастных ветвях и кустах элитной формы или сорта в трех повторностях. Для изучения перекрестного опыления изолируем 300 бутонов  каждой элитной формы или сорта (по 100 в трех повторениях). Изоляцию бутонов проводим перед их распусканием без применения кастрации. Пыльцу с предназначенных форм-опылителей заготавливаем из готовых к распусканию бутонов за 2—3 дня до опыления и дозариваем в сухом помещении при рассеянном свете. Готовую пыльцу помещаем в стеклянные баночки и храним в эксикаторе.

Опыление проводим в дни массового цветения в первой половине дня. Опыленные цветки покрываем марлевыми изоляторами, которые не снимаем до ревизии. Первую ревизию  проводим спустя 15—20 дней после опыления, сбор ягод — при полном созревании. При этом определяем их количество, вес, и число семян. Результаты опытов заносим в таблицу 4.

Таблица 4.

Результаты перекрестного опыления элитных форм и сортов

При обработке материала составляем таблицу 5.

Таблица 5.

Результаты перекрестного опыления ягодных растений

На основании наблюдений выявляем для каждого сорта лучшие, допустимые и плохие опылители. Лучшими опылителями считаем такие, которые дают наилучшие результаты по завязыванию плодов и их размерам и являются в тоже время взаимоопыляемыми.

Все изучаемые элитные формы и сорта разбиваем на биологические группы взаимоопыления. Каждый сорт, входящий в группу, являясь опылителем, хорошо опыляется пыльцой других сортов этой группы как порознь, так и в различных сочетаниях. Каждая такая группа может быть рекомендована для совместной посадки.

Эксперимент 4. Изучение качества ягод

Мы изучаем:

1)  потребительские качества ягод (величину, одномерность, прочность кожицы, привлекательность внешнего вида, вкусовые качества);

2)  химико-технологические качества (химический состав, пригодность ягод для технической переработки).

Постановка учебных опытов по разделу «Растения» предусмотрена программой для 6 класса — примерно 30 процентов уроков шестиклассников можно построить на результатах экспериментов.

В таблице 6 мы проанализировали три современные учебные программы.

Таблица 6.

Сравнительная характеристика содержания программ раздела «Растения» в 6 классе

Проведенный нами анализ показал, что каждый из вариантов программ имеет небольшое количество работ по постановке экспериментальных работ, это позволило нам сделать собственную подборку методик проведения эксперимента в разделе «Растения» 6 класс. Проанализировав поурочное планирование, мы пришли к выводу, что учитель имеет все возможности для применения экспериментальных работ на уроке.

Для того чтобы оценить возможности введения экспериментальных работ при изучении раздела «Растения» 6 класс, нами был осуществлен анализ ныне действующих учебников по «Биологии» раздел «Растения». Проанализировав три учебных комплекса, мы пришли к следующим выводам:

·    комплекс В.В. Пасечника отличается разнообразными экспериментальными заданиями,

·  комплексы Н.И. Сонина и И.Н. Пономаревой содержат небольшое количество экспериментальных заданий, поэтому вполне подходят для разработки методических материалов по биологическому эксперименту в разделе «Растения».

Список литературы

1. Гидзюк И.К. Жимолость со съедобными плодами. — Томск: Изд-во Томского университета, 1981. — 166 с.
2. Плеханова М.Н. Актинидия, лимонник, жимолость. — Л.: Агропромиздат, 1990. — 88 с.
3. Программа и методика селекции плодовых, ягодных и орехоплодных культур. —Орел: Изд-во Всероссийского научно-исследовательского института селекции плодовых культур, 1995. — 502 с.
4. Программа и методика сортоизучения плодовых, ягодных и орехоплодных культур (под общей редакцией Г.А. Лобанова). — Мичуринск, 1973. — 494 с.
5. Программы для общеобразовательных школ, гимназий, лицеев: Биология. — М.: Дрофа, 2000. — 224 с.