Определение общего содержания воды в листьях калины в условиях агробиостанции

Проходит Государственное сортоиспытание.

Куст высокий, до 2,5 - 3,0 метров. Листья трехлопастные. Черешки длиной 150 мм, с 1 - 2 парами железок.

Урожайность высокая.

Плоды созревают к концу сентября. Имеют ярко-красную окраску. Средняя величина плодов (0,47 - 0,58 г). Форма шаровидная.

Вкус плодов с ощутимой горечью. После переработки имеют приятный вкус (Жолобова, 1994).

2.2 Методы работы

Цель работы: определить содержание воды и сухого вещества в растительном материале.

Для характеристики калины мы определяли содержание воды в ее листьях по методике, описанной в практикуме по физиологии растений авторов С. С. Баславской, О. Н. Трубецковой. Брали 45 листьев каждого сорта. При помощи сверла с двух сторон от центральной жилки вырезали по 2 высечки и делали в трех повторностях. Высушивали до абсолютно сухого веса в сушильном шкафу при температуре 105 С в течение 5 часов.

Абсолютно сухой вес растительного материала определяют высушиванием его до постоянного веса при 100 - 105 С.

Сначала определяют вес абсолютно сухого бюкса. Для этого чисто вымытый бюкс ставят на полку сушильного шкафа, его крышку кладут в опрокинутом виде рядом или помещают в вертикальном положении на бюкс. Через 1 час после высушивания при 100 - 105 С бюкс берут тигельными щипцами и ставят его открытым в эксикатор, который оставляют на 30 минут рядом с аналитическими весами.

После этого бюкс закрывают крышкой и взвешивают. Берут его из эксикатора щипцами, на концы которых надеты каучуковые кольца, или прихватывают его полоской фильтровальной бумаги. При прикосновении к бюксу пальцами можно изменить его вес. Для контроля бюкс ставят еще раз в сушильный шкаф на 1 час и снова взвешивают. Если вес бюкса постоянный, то в него помещают пробу и вновь взвешивают.

Если определяют содержание воды в сыром материале, то нужно помнить о необходимости быстрого помещения пробы в бюкс во избежание потери воды на воздухе.

Сырой материал должен лежать в бюксе рыхло. Бюкс с навеской ставят на 5 часов в шкаф, нагретый до 100 - 105 С. После охлаждения бюкса (открытого) в эксикаторе его закрывают и взвешивают (закрытым). Снова ставят в сушильный шкаф на 2 часа и взвешивают. Так повторяют до тех пор, пока вес бюкса с материалом не будет постоянным (разница не больше 0,0002 - 0,0003 мг) или последний вес не станет чуть-чуть больше предыдущего.

Нужно строго соблюдать правила. Нельзя держать высушиваемый материал в шкафу без перерыва более 5 часов. При длительном стоянии в шкафу изменения в весе могут произойти не только за счет испарения воды, но и вследствие присоединения О2 к некоторым веществам растительного материала. Бюкс с навеской нужно ставить в нагретый до 105 С шкаф, открывая дверку его на короткий срок. В то время, когда бюксы находятся в шкафу, его открывать не рекомендуется.

В некоторых сушильных шкафах температура на разных полках не одинаковая. Поэтому ставить бюксы нужно лишь на ту полку, на уровне которой находятся шарик термометра. Не следует помещать бюксы близко к стенкам шкафа, так как там температура бывает много выше той, которую указывает термометр, поэтому может произойти разрушение органического материала.

Вычитая из веса исходного материала в бюксе вес высушенного, получают количество воды во взятой навеске. Рассчитывают содержание воды в процентах от сухого и сырого веса материала.

Если количество собранного растительного материала настолько мало, что нет возможности при проведении анализов взять отдельные пробы для определения содержания воды в нем, то материал высушивают при 50 - 60 С и хранят в закрытых бюксах в эксикаторе. Высушивание при 50 - 60 С не удаляет всей воды, часть ее, прочно удерживаемая коллоидами, остается в материале. Можно проверить, какой % воды сохраняется: обычно он составляет незначительную часть от общего содержания воды в материале.

2.3 Условия работы

Наши исследования проводили в городе Мичуринске Тамбовской области.

Тамбовская область расположена на высоте 140 - 150 метров выше над уровнем моря (52 52 северной широты и 40 28 восточной долготы).

Климат Тамбовской области умеренно-континентальный с довольно теплым летом и холодной, устойчиво морозной зимой.

Среднегодовая температура воздуха составляет 4 - 5 С, температура наиболее теплого месяца (июля) составляет 19,8 - 20,7 С, наиболее холодными, с температурой -10,3 -11,8 С являются январь и февраль. Абсолютный многолетний минимум температуры воздуха составляет по области - 37 - 43 С, абсолютный многолетний максимум температуры воздуха - +37 С. Период со средними суточными температурами воздуха выше 5 начинается в середине апреля и заканчивается в середине октября, его продолжительность - 175 - 185 дней. Период с более высокими средними суточными температурами воздуха (10 С и выше) начинается в конце апреля - начале мая и заканчивается в конце сентября, его продолжительность составляет - 140 - 150 дней. Период с температурой выше 15 С устанавливается в III декаде мая, его продолжительность - от 90 до 110 дней.

Среднее многолетнее количество осадков, выпадающих на территории области составляет 440 - 510 мм, однако, неравномерное распределение осадков в разные годы и отдельные периоды нередко создает засушливые условия.

Почвы Тамбовской области представлены в основном черноземами, богатыми перегноем. Образованию перегноя способствовала богатая травянистая растительность, а накоплению и сохранению его - умеренное количество влаги. Богатая известью материнская порода (суглинки) содействовала формированию структуры почвы (Окатов, 1965).

Выщелоченный чернозем имеет мощность гумусового горизонта примерно 80 - 150 см, с содержанием гумуса 6 - 9 %, рН среды составляет 5,5 - 6,5 (слабокислая). Запас в слое 0 -20 см гумуса 100 - 160 т/га, азота 5 - 9 т/га, Р2О5 - 3 - 4т/га и К2О - 45 - 55 т/га (Ягодин, 1989).

Почвы биостанции Мичуринского государственного педагогического института достаточно плодородны и благоприятны для произрастания растений.

Глава 3. Исследование общего содержания воды в листьях калины

3.1 Водный режим растений

Работники и ученые сельскохозяйственного производства направляют усилия на повышение урожайности культурных растений, чтобы увеличить количество продуктов питания. А все это связано с недостатком воды, а именно с рациональным ее использованием. Необходимо создавать такие сорта и формы, которые хорошо бы вписывались в стойкие агробиоценозы и способны были бы хорошо переносить определенные местные условия, при которых они бы давали большие урожаи.

Успех интродукции сибирских сортов в Центральном Черноземье диктуется многими параметрами устойчивости к внешним факторам среды. Из них важным является засухоустойчивость. Косвенными показателями засухоустойчивости сортов являются водный дефицит, интенсивность транспирации и транспирация завядания. Поэтому вторым важным процессом в организме растений, стоящим на пути урожайности, наряду с фотосинтезом, является водный режим.

В процессе эволюции современные растения приспособились к недостатку влаги, сохранив в себе свойство своих предков - потреблять больше воды в период формирования репродуктивной части. Это так называемые «критические периоды» (Кушниренко, 1991). Хотя для получения высокого урожая влага требуется во время всего роста и развития. При достаточном водоснабжении в растении больше идут процессы ассимиляции, процессы построения органических веществ, обеспечивается нормальное соотношение тургорного, осмотического давлений и сосущей силы. В это время растение нормально транспирирует, в результате чего образуется больше сухих веществ. Ведь плодовые деревья теряют воду и летом, и зимой. А в разных органах яблони вода распределяется следующим образом: листья - 60 %, свежие побеги 0 около 50 %, плоды - 80-90 %, семена - 40 % (Фогль, 1983). Как видно из цифр вода является составной частью всех органов растений, а также она участвует во всех биохимических и физиологических процессах, влияя на продуктивность фотосинтеза, урожайность сельскохозяйственных культур, обеспечивает постоянную необходимую связь с окружающей средой. Проблемы водного режима высших растений тесным образом связаны с процессами фотосинтеза, который осуществляется в листьях, и дыхания корней. Все эти процессы замыкаются в единый круг, который постоянно поддерживается непрерывным током воды, идущим от корневой системы через все растение (Карманов, Мелешенко, 1971). Это определяет необходимый уход за теми или иными сортами культурных растений. Для этого необходимо знать содержание воды в разных органах растения и потребность их в ней (Фогль, 1983). Поэтому им необходимо постоянно пополнять запас воды для перенесения неблагоприятных условий окружающей среды (Колесников, 1968). Растение само управляет своей адаптацией к окружающей среде. Как животные, так и растения сохраняют постоянство внутренней среды. Эти вопросы гомеостаза изучал американский ученый W. Cannon. Внутреннюю среду определяет гомеостатическая вода, входящая в состав растений в определенном количестве. При падении этого количества растение прекращает свое существование. Эти выводы принадлежат П. А. Геккелю и Н. А. Шаламовой. Для растений различных мест обитания количество гомеостатической воды разное (Кушниренко, Печерская, 1991).

В растительном организме содержится достаточно большое количество воды, которое колеблется у разных растений и даже у отдельных органов одного растения. Так, в листьях салата содержится 95 % воды, кукурузы - 77 %, яблони - 60 %, в клубнях картофеля - 74-80 %, в зерновке злаков - 12-14 % (Якушкина, 1983).

3.2 Морфологические и анатомические особенности листьев калины

Листопадные леса европейского континента характеризуются бедным видовым составом, что обусловлено историей формирования их флоры. В таком летне-зеленом лиственном лесу выделяют до трех ярусов древесной растительности.

Листопадность обусловлена целым рядом причин и не всегда сопровождается генетическими перестройками. Многие роды (Magnolia, Fikus, Quercus, Viburnum, Berberis, Lonicera) включают в себя одновременно листопадные и вечнозеленые виды. Даже представители одного и того же вида в одних условиях могут сохранять листья, а в других сбрасывать их.

Некоторые авторы (Проханов, 1965) связывают листопадность с нарушением водного баланса растений под действием различных внешних факторов или с необходимостью сезонного перераспределения веществ в растении (Серебряков, 1952). Периодичность роста растений обнаруживается, однако, при отсутствии сезонности климата, что объясняется внутренними закономерностями развития. Листопадность,- прогрессивный приспособительный признак, имеющий широкое биологическое значение. Он не только дает возможность проникнуть растениям в области крайних условий существования, но стимулирует все физиологические процессы организма и поднимает его жизненный уровень.

Наличие зимующих сформированных почек является характерной чертой растений умеренной зоны (Васильев, 1988).

Большинство видов (70 %) имеют листья средних размеров, в том числе и калина обыкновенная. Листья супротивные, 3- и 5-лопастные крупнозубчатые, сверху почти голые, снизу пушистые, зеленые (Третьякова, 1998).

Пластинка очень тонкая, толщина ее редко превышает 200 мкм. Мезофилл рыхлый, средней слойности (5-6 слоев). Палисадная ткань чаще всего однослойная (у 52 % видов).

Поперечный срез листа Viburnum opulus

Листья играют большую роль в регуляции водного режима (Васильев, 1988).

3.3 Погодные условия в период проведения экспериментов

Эксперимент проводился в течение вегетационных периодов 2000 и 2001 г. г. в погодных условиях г. Мичуринска.

Начало вегетации калины приходится на середину апреля. Погодные условия этого периода отличались повышенной температурой в среднем на 4,7 выше нормы. Конец месяца характеризовался выпадением большого количества осадков - примерно на 47 % от месячной нормы (графики 3.1 и 3.2).

Май был холодный, особенно I и II декады (температура на 6,3 С ниже нормы). К концу месяца отмечалось потепление. Температура была выше нормы на 3,1 С. В среднем количество осадков выпало 36 % от месячной нормы.

Погода в июне была прохладной (на 1,7 С ниже нормы) и дождливой (130 % от месячной нормы).

В следующем месяце отмечалось небольшое повышение температуры на 2,3 выше нормы. Количество осадков уменьшилось - 47,3 % от месячной нормы.

Теплая погода (на 0,7 С выше нормы) была в августе. Осадков выпало немного - 15 %.

Конец вегетационного периода теплый. Температура поднималась на 3,3 С выше нормы, но количество осадков увеличилось и составило около 30%.

График температур (2000 год)

Количество осадков (2000 год)

Начало следующего периода вегетации 2001 года ( графики 3.3 и 3.4) отмечалось достаточно высокими температурами: + 10,4 С. Осадков выпало немного - около 15 мм.

Погода в мае также была довольно теплой. Средняя температура составила + 12,4 С. Увеличилось количество осадков - 55,8 мм.

Июнь характеризовался невысокими для этого месяца температурами: + 16,2 С. А осадков выпало много - 123 мм.

Июль был жарким (средняя температура = + 23,2 С); но осадков было мало - 18,6 мм.

В следующем месяце - августе - погода стояла теплая (+ 17,7 С), а количество осадков увеличилось и составило 43,4 мм.

Температура сентября поднималась в среднем на 12,5 С, хотя количество выпавших осадков немного уменьшилось, по сравнению с августом, - 33,0 мм.

Итак, можно сделать вывод, что погодные условия двух вегетационных периодов были достаточно благоприятными для нормального роста и развития калины.

График температур (2001 год)

Количество осадков (2001 год)

3.4 Анализ полученных результатов

Исследования проводились по следующей схеме:

- начало вегетации;

- середина вегетации;

- конец вегетации.

В 2000 г. мы получили следующие данные (таблица 3.1): на начало вегетации наибольшее содержание воды было отмечено в листьях сорта Ульгень - 0,0804 г. (65,60 %), несколько меньшее - в листьях сорта Соузга - 0,0795 г. (65, 56 %), самый низкий показатель у формы 8 - 37 - 0,0789 г. (65,49 %).

Показатели, полученные в середине вегетации, были примерно одинаковыми (0,0770 - 0,0784 г.).

Общее содержание воды по сортам в конце вегетационного периода колеблется от 0,0823 г. (64,44 %) у сорта Соузга до 0,08000 г. (64,18 %) у сеянца 8 - 37.

Для того чтобы по результатам исследований сделать правильные заключения, мы применили статистическую обработку, которая позволяет установить границы возможных случайных колебаний и оценить существенность разницы между средними.

Наличие значительной природной изменчивости биологических объектов приводит к тому, что опытные данные обладают большей или меньшей неустойчивостью. Отсутствие выравненности неконтролируемых условий проведения эксперимента, когда действует очень большое количество факторов, строгий и точный учет которых практически становится невозможным, оказывает свое влияние на результаты опыта. Эти неконтролируемые причины изменчивости результативного признака относят к случайным причинам или случайным ошибкам, а варьирование, обусловленное ими, называют случайным. Такое варьирование показателей в той или иной мере, но всегда имеет место при проведении опытов.

Таким образом, любой опыт содержит в себе некоторый элемент случайности, то есть изменчивость опытных данных обусловлена в какой-то степени неизвестными нам причинами - случайными (экспериментальными) ошибками. Экспериментальная ошибка - неотделимая часть любого научного опыта, и правильная оценка этой ошибки, то есть степени влияния на урожай других причин, помимо изучаемых, - важная задача математической обработки данных (Доспехов, 1975).

Математическая статистика позволяет оценить точность экспериментальных данных и установить те допустимые пределы, в которых сделанные выводы являются определенными и достаточно надежными (Доспехов, 1968).

Статистическая обработка показала, что разница по отношению к контролю (Соузга, НСР05 = 0,010) несущественна для исследуемых нами сортов и форм.

Некоторую разницу в общем содержании воды в листьях калины исследуемых сортов и форм можно объяснить разными погодными условиями за период вегетации (графики 3.1, 3.2): начало вегетации (конец апреля - май) характеризовался сравнительно высокими для данного периода температурами и небольшим количеством осадков, но таяние снегов восполнило этого недостаток, поэтому показатели несколько выше по сравнению с данными других сроков вегетации. Середина вегетации характеризуется выпадением большого количества осадков наряду с высокими температурами, поэтому результаты ниже, чем в начале вегетации. Показатели, полученные в конце вегетационного периода, примерно равны данным середины вегетации, что связано с небольшим количеством выпавших осадков и низкими температурами.

В 2001 году при проведении исследований мы получили иные результаты, которые в общем, превосходят данные 2000 года, но закономерность по срокам вегетации наблюдается та же (таблица 3.1).

В начале вегетационного периода общее содержание воды в листьях калины соответственно равно: Соузга - 0,0794 г. (68,24 %); Ульгень - 0,0793 г. (68,03 %); 8 - 37 - 0,0777 г. (66,84 %).

Данные середины и конца вегетации примерно равны (от 0,0763 г. (65,59 %) у сорта Ульгень до 0,0788 г. (65,95 %) у сорта Соузга - середина; от 0,0758 г. (65,29 %) у сорта Соузга до 0,0795 г. (65,66 %) у формы 8 - 37 - конец), но ниже показателей, полученных в начале периода вегетации.

Проведенная математическая обработка данных позволила выявить, что разница по сравнению со стандартом (Соузга, НСР05 = 0,012) несущественна для всех сортов и форм, которые находились на изучении.

Оценка общего содержания воды в листьях калины

Название Сортов и Форм	Содержание воды 2000
	Начало вегетации	Середина вегетации	Конец вегетации
	г	%	г	%	г	%
Соузга	0,0795	65,56	0,0784	65,56	0,0823	64,44
Ульгень	0,0804	65,60	0,0775	64,66	0,0810	64,41
8 - 37	0,0789	65,49	0,0770	65,10	0,0800	64,18
2001
Соузга	0,0794	68,24	0,0788	65,95	0,0758	65,29
Ульгень	0,0793	68,03	0,0763	65,59	0,0777	65,56
8 - 37	0,0777	66,84	0,0781	64,46	0,0795	65,66

Материалы нашей работы и полученные результаты опытов могут широко использоваться в практике преподавания биологии в школе.

Глава 4. Привлечение школьников к научной работе - один из путей раскрытия творческого потенциала учителя

Общеобразовательная школа призвана не только вооружить учащихся глубокими знаниями основ наук, но и обеспечить воспитание активных и всесторонне развитых личностей. Большое значение в формировании знаний учащихся имеет школьный курс биологии.

Биология-наука о жизни, поэтому и задача учителя-помочь учащимся воспринять школьный курс биологии как раскрытие и познание тайн живой природы. Каждый учитель стремится, чтобы его занятия не только были интересными и обогащающими учащихся знаниями, но и развивали их умственные, творческие и познавательные способности. Достичь этого можно лишь при правильной организации самостоятельной познавательной и исследовательской деятельности учащихся.

Главным источником развития познавательного интереса учащихся на уроке является содержание учебного материала и методика его изложения.

На основе изучения опыта работы учителей биологии и экспериментального проведения уроков по ботанике можно заключить следующее:

А) интерес учащихся к учебному предмету зависит в первую очередь от того, в какой мере они вовлекаются в познавательный процесс. Каждая ступень в овладении новыми знаниями служит для школьников основой к поступательному движению от незнания к знанию. И если это проводится в определенной системе, то у учащихся вырабатывается потребность в расширении знаний, основанных на прочном интересе к учебному предмету;

Б) содержание учебного предмета выступает источником возникновения и закрепления познавательного интереса. Включение в содержание урока занимательного материала приносит пользу в том случае, если он направлен на раскрытие вопросов школьной программы или же их конкретизацию;

В) успех учения зависит от того, насколько умеют учащиеся пользоваться полученными знаниями при изучении последующих тем курса ботаники. Получив такой навык, они имеют возможность осмысленно применять полученные знания, развивая этим умственные способности (Трайтак, 1975).

4.1 Проведение фенологических наблюдений

Специфической особенностью преподавания биологии является широкое использование натуральной наглядности, постановки опытов и наблюдений за живыми организмами. Умелое использование натуральных объектов в сочетании с другими средствами обучения, организация самостоятельной работы учащихся с живыми растениями на уроках и во внеурочное время играют важную роль в решении учебно-воспитательных задач.

Фенология-это отдел биологии, изучающий закономерность и периодичность явлений в жизни животных и растений в связи со сменой времен года. Это так называемые фенологические наблюдения, которые относятся к внеурочным заданиям.

Метод наблюдения широко используется в естественных науках, являясь органической частью любого биологического исследования. В обучении этот метод также широко используется, при этом технология его применения упрощена. Метод наблюдения ориентирует на чувственное восприятие изучаемого объекта или процесса, способствует установлению связей между объектами и явлениями, наиболее полному их познанию.

Программа по биологии 6 класса указывает на необходимость проведения учащимися наблюдений за растениями в природе в осенний период, за раннецветущими и другими растениями, за развитием побега из почки, за ростом и развитием растений в природе, на учебно-опытном участке, за жизнью растений разных семейств осенью и зимой.

В требованиях к знаниям и умениям учащихся в 6 классе предусмотрено умение проводить наблюдения в природе за сезонными изменениями в растительном мире и оформлять результаты наблюдений.

При проведении наблюдений деятельность учащихся может быть организована либо в иллюстративном, либо в поисковом плане. На первых этапах изучения биологии наблюдения имеют в основном иллюстративный характер и деятельность учащихся направлена на восприятие объектов в целом, на выявление особенностей строения растительных организмов в связи с окружающей средой. Учащиеся наблюдают за изменениями растений осенью, за строением растительного организма, клетки, органов. Затем устанавливается связь наблюдений с ранее полученным знаниями. При помощи наблюдений учащиеся выявляют причинно-следственные связи, устанавливают закономерности явлений, проникают в их сущность.

Каждая область имеет свои климатические условия, которые оказывают существенное влияние на рост и развитие сельскохозяйственных растений. Особенно учитывается погода той или иной области при интродукции новой культуры. Для хозяйственно-биологической оценки сортов всех культурных растений, в том числе калины, необходимо проводить фенологические наблюдения, то есть отмечать периоды прохождения отдельных более важных фаз развития данного растения. Это дает возможность определять сроки протекания тех или иных процессов, выявлять соответствуют ли они тепловому и световому режимам данной местности, а также планировать работы по уходу за ними.

Основные фазы вегетации включают в себя: распускание почек (начало вегетации), цветение, начало созревания плодов, начало листопада, конец роста побегов.

Как правило, в школе для исследований использовались распространенные культуры, рекомендуемые программой. Но в настоящее время все больше внедряются в наши сады нетрадиционные растения. Новые растения способствуют развитию познавательного интереса, расширению кругозора ребят. Для изучения можно рекомендовать редкую пока для наших участков культуру-калину, которая славится и красотой и пользой.

Имея большой адаптационный арсенал, калина неприхотлива при выращивании. Она конечно отзывчива на хороший уход, но может достаточно стойко выдерживать неблагоприятные условия внешней среды. А это важно для школы, у которой нет достаточного количества материалов и оборудования.

Фенологические наблюдения за калиной можно проводить с учащимися на пришкольных участках, где она может занять достойное место. Эти несложные исследования расширят кругозор учащихся, повысят интерес к биологии, будут способствовать формированию умений и навыков в проведении научных опытов и экспериментов.

Большое место метод наблюдения занимает на экскурсиях в природу, где учащиеся наблюдают растения в их естественной среде, узнают о многообразии растений, особенностях их строения и мест обитания, развивается их наблюдательность и активизируется познавательная деятельность

(Калинова, Мягкова, 1989).

4.2 Значение экскурсий в проведении научных исследований

Экскурсии в природные местообитания растений являются одной из важнейших форм учебно-воспитательной работы по естествознанию в школе. Это одна из форм преподавания ботаники и представляет собой как бы урок под открытым небом, поэтому к ней нужно предъявлять такие высокие требования, какие предъявляются к уроку. Основным достоинством ботанических экскурсий является то, что на экскурсии учащиеся изучают растения одновременно с условиями их обитания. Изучение растений в природе позволяет учащимся наиболее ясно и конкретно усвоить основное положение мичуринской биологии - развитие растений как результат тесного и многообразного взаимодействия организма с окружающей средой.

Рассмотрение растительных организмов в единстве с окружающей средой -вот руководящий принцип, на основе которого должны строиться все ботанические экскурсии. Только тогда, когда учащиеся усвоят связь между организмом и средой, формой и условиями, в которых она возникла, органом и его функцией, можно сказать, что экскурсии привели к должному результату. Осмысливание этих связей имеет огромное значение для развития логического мышления учащихся.

Ботанические экскурсии - это активная форма познания растительного мира как единого целого в связи со средой и практической деятельностью человека. На экскурсии гораздо более четко выступает связь явлений между собой, и учащиеся, подметив эту связь, усваивают ее гораздо прочнее, чем если бы они слышали о ней только на уроке (Беляева, 1958).

Ботанические экскурсии легче сделать и более интересными для учащихся, так как количество экземпляров растений на том или ином месте обычно достаточно; это позволяет каждому из учащихся рассмотреть и изучить встретившиеся объекты.

Ботанические экскурсии проводят и в начальной и в средней школе при изучении природоведения, биологии растений и общей биологии (Полянский, 1968).

Велика роль экскурсий в эстетическом и экологическом воспитании учащихся. Общение с природой на экскурсиях способствует эмоциональному восприятию знаний, убеждает в необходимости защиты растений от вредных воздействий человека. Активный характер учебной деятельности на экскурсии рассматривается как важное условие трудового воспитания школьников, реализации политехнического принципа.

Экскурсия состоит из нескольких этапов: подготовки, проведения, подведения итогов, использования результатов в дальнейшем обучении. Для первого этапа характерна подготовка учителя и учащихся. Заранее продумываются возможности для получения сведений о живой природе и ограниченного сбора объектов, чтобы не нанести ей вреда. Учитель определяет цель, место и время проведения экскурсии, задания для самостоятельной работы учащихся.

Основной метод обучения на экскурсии - наблюдение, на которое нацеливает учащихся вводная беседа, а затем задания. Метод наблюдения на экскурсии чаще всего сочетается с рассказом или беседой, в процессе которых учитель направляет внимание школьников на изучение конкретных объектов и явлений. Учащихся 6-7 классов целесообразно заслушивать по ходу проведения экскурсии о выполнении заданий, оказывать им соответствующую помощь при затруднениях. Это способствует формированию у школьников целостного представления об изучаемой проблеме.

Экскурсии в природу, предусмотренные программой в 6 классе, желательно проводить в один и тот же биоценоз. Это позволяет установить связи между наблюдаемыми явлениями: выявить сезонные изменения у наблюдаемых растений, установить зависимость этих изменений от погодных условий и др.

На последующих уроках всемерно привлекаются знания учащихся, полученные на экскурсии, собранные там материалы, и таким путем экскурсия органично включается в систему уроков, становится неотъемлемой частью методической системы работы учителя (Калинова, Мягкова, 1989).

Вместе с тем экскурсии способствуют дальнейшему развитию умений наблюдать, сравнивать, обобщать, делать выводы, что является необходимым условием научной деятельности.

4.3 Постановка опытов и экспериментов

В наши дни, когда политика, экономика и жизнь вообще радикально изменились, проблема молодого поколения встала на новый уровень. Находясь в постоянном поиске новых методов и форм обучения, учитель совершенствует процесс преподавания. Большой крен делается в сторону развития самостоятельной работы: дифференциация образования, модульное обучение, нетрадиционные уроки, подготовка научных сообщений и др. Развитию творчества и инициативы школьников способствует их научная работа, а деятельность учителя получает новый импульс. Необходимо воспитывать молодые научные кадры, которые смогли бы возглавить отечественную науку, обогатить ее новыми достижениями и утвердиться в жизни. Все это надо делать на наших национальных, истинно русских традициях. Помочь детям приблизиться к земле, природе, научить их жить проблемами окружающей среды, зажечь в них искорку научного познания может семья и школа. Поэтому учителя биологии должны не только дать определенный круг знаний, но и выявить у детей интерес к научной работе.

Метод эксперимента включает в себя постановку опытов с растениями, наблюдения за процессами их жизнедеятельности.

Программа по биологии ориентирует на использование в преподавании как лабораторных, так и демонстрационных опытов. При постановке и использовании результатов опыта учащиеся получают новые знания и приобретают умения; убеждаются в естественном характере биологических явлений и материальной обусловленности их; проверяют на практике верность теоретических знаний; учатся анализировать, сравнивать наблюдаемое, делать выводы из опыта. Кроме того, школьный эксперимент приучает учащихся к точности, аккуратности, развивает мышление, так как требует поиска путей познания живой природы.

Эксперимент - один из сложных и трудоемких методов обучения, позволяющий выявить сущность того или иного явления, установит причинно-следственные связи. Проводя опыты, учащиеся становятся исследователями, «открывателями» законов природы. К школьным биологическим опытам предъявляются следующие требования: они должны быть доступными, наглядными, ценными в познавательном отношении. Учащихся надо знакомить с целью опыта, вооружить знанием техники его проведения, умением наблюдать за объектом или процессом, фиксировать результаты, формулировать выводы. Следует также учитывать, что многие опыты длительны, не укладываются в один урок, требуют помощи учителя при их выполнении, осмыслении результатов, формулировании выводов

(Калинова, Мягкова, 1989). То есть постановку опыта нужно организовать так, чтобы была полная ясность результатов и не могло возникнуть никаких субъективных истолкований (Медовая, 1966).

На первых этапах изучения биологии, когда учащиеся не располагают необходимым запасом знаний и умений ставить опыты, закладка опытов производится заранее учителем. Познавательная деятельность учащихся при этом носит репродуктивно - поисковый характер и направляется на выявление сущности опыта, формулирование выводов с помощью ответов на вопросы. По мере овладения учащимися техники закладки опыта увеличивается доля поиска, повышается степень их самостоятельности.

Большое значение для осмысления учащимися опыта имеет предварительная работа: определение цели и техники закладки опыта, постановка вопросов, способствующих выявлению сущности опыта и формулированию вывода. Важно, чтобы учащиеся видели исходные данные и конечные результаты опыта. Большую роль в обучении биологии играют демонстрационные опыты, с помощью которых изучаются процессы жизнедеятельности растительного организма. Этим целям служит демонстрация опытов, позволяющих определить наличие в растениях минеральных и органических веществ, установить верхушечный рост корня, побега, поступление воды в корень, передвижение органических веществ, дыхание корней, семян, испарение воды листьями и др.

Большинство опытов служит целям иллюстрации рассказа учителя. Демонстрация результатов таких опытов позволяет увидеть явление, например выделение кислорода находящимся на свету растением в процессе фотосинтеза, образование наплыва из органических веществ в опыте по передвижению органических веществ, выделение капель воды на стенках колбы в опыте по испарению и др.

При изучении закономерностей растительного организма демонстрация опыта дает наибольший эффект в сочетании с беседой, которая позволяет осмыслить результаты опыта.

Особенно большое познавательное и воспитательное значение имеют опыты, в которых учащиеся принимают активное участие. В процессе изучения того или иного вопроса возникает необходимость получить ответ на проблему с помощью опыта, и учащиеся на этой основе сами формулируют его цель, определяют технику закладки, выдвигают гипотезу о том, каким будет результат. В этом случае эксперимент носит исследовательский характер. Совершенствование метода эксперимента заключается в организации познавательной деятельности таким образом, чтобы у учащихся возникла потребность поставить опыт для выяснения того или иного вопроса, логично вытекающего из предыдущих знаний (Калинова, Мягкова, 1989).

Эксперименты целесообразно проводить со знакомыми растениями, углубляя и расширяя знания о них. Интересно изучать и новые культуры, которые мы приобщаем к своим садам. Поэтому калина очень удобна для детей и в период сбора плодов, а также при проведении несложных исследований в силу своего, сравнительно невысокого, роста.

В качестве наглядного материала калина может служить при изучении таких тем как «Царство Растения», «Строение и многообразие покрытосеменных растений», «Жизнь растений», «Классификация растений», «Природные сообщества». При этом можно широко использовать как теоретический материал об этой культуре, так и раздаточный, который готовится в течение всего вегетационного периода. Выполнение индивидуальных заданий обеспечит формирование трудовых навыков по уходу за растениями, а также развитию умений вести научные наблюдения. Можно предложить некоторые темы для исследований в период летней практики: проведение фенологических наблюдений, измерение ежегодного прикорневого и обрастающего прироста, сбор и фиксация цветков калины для проведения лабораторной работы на тему «Строение цветка», сбор соцветий калины для гербария, который учитель может использовать в теме «Соцветия». Очень интересные задания по семенам и плодам. Для учащихся не составит труда подсчитать количество плодов с одного соцветия, количество плодов с одного куста, урожайность и др.

По каждому из предложенных заданий необходимо составить методические указания с подробным описанием работы. При выполнении этих исследований учащиеся самостоятельно научатся добывать знания, наблюдать опыты, фиксировать результаты, делать выводы по полученным данным. Учитель с новым подходом сможет решать проблемы трудового, эстетического, экологического воспитания, способствовать воспитанию у детей творчества, инициативы, аккуратности в работе. Применение нетрадиционных (калина обыкновенная, ирга, голубика, клюква, жимолость, шиповник и др.) культур на пришкольных участках позволит сохранить их в культуре.

4.4 История организации пришкольных участков

В современных условиях, когда совершается бурный научно - технический прогресс, резко возрастает значение школы. Она должна дать учащимся не только глубокие знания основ наук, но и приобщать их к производительному полезному труду, развить у них любовь к природе и бережное отношение к ней.

В решении этих задач важную роль должны сыграть учебно - опытные пришкольные участки. Значимость их повышается в связи с политехнизацией и реформой школы.

Учебно-опытные участки содержат несколько отделов:

1) полевых культур;

2) овощных культур;

3) общей биологии;

4) начальных классов;

5) цветочно - декоративный;

6) коллекционный;

7) питомник;

8) сад.

Сад требует непрерывного творческого труда. На глазах у детей при любовном отношении к делу происходят изменения в лучшую сторону у их многолетних питомцев. Постигнутые детьми в саду успехи вызывают у них законную гордость и уверенность в работе. Неисчерпаемые источники таит в себе в себе школьный сад при политехническом обучении. Он является лабораторией для проведения уроков рисования, черчения, очень хорошим кабинетом физики, в котором учащиеся могут проводить испытания своих простейших конструкций разного инвентаря и приспособлений по укреплению урожайных и обвисающих ветвей, по выпрямлению деревьев и т. п.. Увлекательно и содержательно можно проводить в саду уроки геометрии при проектировании дорожек, проходов, зеленых изгородей, изменения стен школьного здания и др.

В саду учащиеся не только овладевают навыками по уходу за плодовыми и ягодными растениями. Они являются юными преобразователями природы - улучшают структуру почвы в саду, повышают ее плодородие, выращивают высокие урожаи плодов, ягод, овощей; ведут борьбу с морозами и заморозками, засухой и другими неблагоприятными условиями существования растений.

Все это обусловливает жизненную необходимость повсеместного создания школьных садов и применения в них достижений мичуринской науки и передового опыта практиков.

Великий чешский педагог Ян Амос Коменский (1592 - 1670) в противовес средневековой схоластике создал новую педагогическую систему. В своей главной работе «Великая дидактика» (1657) он указывал на необходимость иметь при школах небольшие сады.

Выдающийся французский мыслитель и просветитель Жан - Жак Руссо (1712 - 1778) развивал передовые педагогические идеи. Среди них была идея о работе в саду как важнейшем воспитательном средстве.

В России один из первых садов возник в 80 - е годы 18 века при Петербургском шляхетском корпусе. С целью ознакомления кадетов в нем выращивали лекарственные и культурные растения, среди последних - большое количество овощных. Для дынь и арбузов устраивались парники. В царско-сельском лицее тоже был создан сад. За лицеистами закреплялись индивидуальные грядки, на которых они выращивали растения.

Когда в начальных школах было введено естествознание, передовые учителя понимали, что для его изучения необходимы школьные участки. Но они не были узаконены и поэтому до 60-х годов 19 века школьные сады были созданы отдельными энтузиастами при некоторых учебных заведениях.

После отмены крепостного права (1861) развитие сельского хозяйства России стало зависеть от крестьянских хозяйств, а крестьяне оставались неграмотными. Чтобы поднять их культуру, надо было увеличить число сельских народных школ и через них влиять на улучшение сельскохозяйственного производства. В то время сельских учителей готовили семинарии. В них ввели преподавание сельского хозяйства и начали организовывать сельскохозяйственные участки для практики учащихся.

С начала 60-х годов 19 века лучшие педагоги ратовали за организацию школьных садов в учебных целях. Состоявшиеся в 1861 и 1862 годах съезды естествоиспытателей и учителей имели большое значение для улучшения образования в России. На первом съезде было определено значение естествознания, на втором - обсуждались вопросы о наглядности обучения - было рекомендовано широко использовать живые объекты, иметь в школах гербарий, аквариум, садик. С поддержкой этой идеи выступил учитель Бобровский С. А.. Он предложил в саду проводить уроки, на которых удобно знакомить учащихся с живыми растениями.

В 1864 году был принят устав о школьных участках. Однако они возникали в отдельных средних школах городов благодаря личной инициативе учителей естествознания. К таким учителям относился Раевский Н. Н. создавший школьный сад при реальной гимназии. Выращиваемые в нем растения использовались как наглядные пособия на уроках. В своем учебнике «Приготовительный курс ботаники» (СПБ, 1863) он обосновал пользу школьных садов.

За наглядное обучение горячо выступал и учитель Ф. Тарапыгин. В статье «Уроки по ботанике» (журнал «Учитель», 1867 - 1868, №13 - 16) он делится своим опытом: в одной из гимназий созданная им коллекция комнатных растений и оконные парники способствовали развитию самостоятельных навыков у учащихся. Самостоятельные работы, выполненные детьми, находили применение на уроках и во внеклассных занятиях. Через такие работы у ребенка воспитывалась любовь к растениям и природе.

А. Я. Герд посадил сад в колонии для малолетних преступников и использовал его в воспитательных целях.

В 1882 году Н. П. Животовский организовал школьный сад при Белевском реальном училище и позднее при педагогическом музее военно - учебных заведений в Петербурге для проведения экскурсий городскими школами.

В 1897 году В. А. Александров опубликовал «Руководство к устройству и ведению школьных садов при сельских училищах». В нем он указывает, что еще в 1864 году Министерство народного образования ставило вопрос о выделении народными школами земельных участков. Предлагалось выращивание на них сельскохозяйственных культур соединить с учебными и экономическими выгодами. Труд учителя оплачивался плохо, и участки должны были улучшить его материальное положение и, кроме того, закрепить учителя за школой. Но никаких определенных программ не было и это не способствовало развитию нужного дела.

В 1890 году состоялся первый съезд по техническому и профессиональному образованию. С докладом о распространении сельскохозяйственных знаний начальной школы выступил К. А. Энгельгардт и о распространении знаний вообще, а по садоводству и по огородничеству в частности, - И. И. Мещерский. В прениях говорилось о необходимости сельскохозяйственного образования для крестьян. В принятой резолюции отмечалась полезная роль народных школ в деле распространения сельскохозяйственных знаний. После съезда народным школам стали выделять землю для организации на ней садов и огородов. Они вводились и в городских школах.

Второй съезд, состоявшийся в 1895 году, признал полезным создание садов при народных школах. Сады должны использоваться для занятий с учащимися по естествознанию, для обучения их простым опытам, наблюдениям за растениями.

Несмотря на очевидную пользу пришкольных участков, они развивались очень медленно и плохо. Причин для этого было много. Нужны были энтузиасты, способные преодолеть множество препятствий. К таким поборникам пришкольных садов относился Владимир Иванович Беляев. Он по праву считается блестящим представителем русской ботаники.

Широкую известность В. И. Беляев завоевал своими классическими исследованиями мужского поколения папоротникообразных растений. Это позволило эволюционно сблизить их с более высокоорганизованными семенными растениями.

Имя В. И. Беляева также вошло в историю отечественной науки в связи с изучением редукционного деления клеточного ядра (1894 г.). Но сейчас мало уже кто знает, что в области садоводства деятельность В. И. Беляева была высокополезной.

В. И. Беляев был горячим сторонником народного просвещения. Он неоднократно обращался в Министерство народного просвещения с предложением организовать при Помологическом саде школу плодоводства, и всякий раз его предложение отклоняли. Только необыкновенная настойчивость директора сада победила косность чиновников из Министерства - разрешение на открытие школы, наконец, было получено. Для организации школы в саду специальную подготовку получали многочисленные практиканты. Их с удовольствием принимали на работу в разные места.

Созвучно начинаниям В. И. Беляева просветительская деятельность Николая Николаевича Неплюева, жившего в одно и то же время с ним (1851 - 1908). Он был потомком известного дипломата, сторонника преобразований Петра Великого - Ивана Ивановича Неплюева.

После окончания Петербургского университета перед Н. Н. Неплюевым открылась блестящая карьера дипломата. Но он ее оставляет, заканчивает Петровскую (ныне Тимирязевскую) сельхоз Академию и возвращается к себе на родину в Черниговскую губернию. Здесь 4 августа 1881 года он открывает на свои средства первый детский приют и начинает осуществлять политехнический принцип обучения детей. Он считал, что классные занятия должны сочетаться с посильным производительным трудом учащихся. Затем Н. Н. Неплюев в 1885 г. организует мужскую сельскохозяйственную школу с пятилетним сроком обучения, приглашает квалифицированных педагогов, выделяет для школы земельные участки, приобретает современную технику, лучшие сорта зерновых, овощных, плодовых растений, породистый скот. Учащиеся получают по тем временам широкое общее образование и специальное сельскохозяйственное. Учеба тесно сочетается с практическими занятиями в поле, огороде, в саду, на животноводческих фермах. В школу принимались крестьянские дети в возрасте 12 - 17 лет, в первую очередь сироты, потом из наиболее бедных семей. Обучение и содержание детей были бесплатными.

Через 6 лет после открытия мужской школы была организована в 1891 году и женская сельскохозяйственная школа с четырехлетним образованием и на тех же принципах.

Позже эти школы были преобразованы в сельскохозяйственные техникумы. (Черненко, 1987).

Для того, чтобы хорошо организовать опытную работу на пришкольном участке надо знать особенности растений, которые будут на нем расти.

С незапамятных времен плодовые и ягодные растения стали постоянными спутниками человека. В плодах и ягодах содержатся вещества, необходимые для поддержания нормальной жизнедеятельности организма.

Чтобы любить природу, надо хорошо знать ее. Поэтому важное место в познании природы отводится школьным учебно - опытным участкам (Папорков, Клинковская, Милованова, 1974).

В связи с этим особое значение приобретает приобщение школьников к сельскохозяйственному труду, обучение их основам агрономических знаний, навыков проведения наблюдений за жизнью растений, умениями постановки опытов на пришкольном учебно - опытном участке (НОВГОРОД, 1987).

Учебно - опытный участок - база опытнической работы учащихся. Здесь они закрепляют, расширяют и углубляют знания по биологии, полученные в классе, познают растительные организмы, овладевают методами управления ростом и развитием растений, приобретают умения и навыки выращивания различных культур, приобщаются к коллективному труду. У учащихся воспитывается ответственность, они привыкают начатое дело всегда доводить до конца. Наконец, учебно - опытный участок является источником для заготовки коллекций и раздаточного материала в кабинет биологии.

Основным содержанием труда учащихся на школьном участке является опытническая работа. Опыты проводятся со всеми культурами, которые возделываются на участке. Тематика опытной работы может быть весьма разнообразной, но темы опытов должны быть вполне доступны для детей, связаны с прохождением учебной программы и сформулированы так, чтобы была ясна цель исследования (Папорков, Клинковская, Милованова, 1974).

Одновременно опытническая работа является средством активизации познавательной и творческой деятельности учащихся (НОВГОРОД, 1987).

Организация и содержание работы на учебно - опытном участке обусловливаются требованиями программы по биологии, кружковых занятий, положением о летних практических работах.

Работы на участке проводятся по плану, утвержденному директором школы и рассмотренному на педсовете.

4.5 Исследовательская деятельность школьников в работе кружков и факультативов

Кружки

Среди внеклассных занятий по биологии главное место занимает кружок юных натуралистов как основное ядро при организации всех других мероприятий.

В школьной практике нередко считают всевозможные работы по биологии, выполняемые группой после уроков, юннатскими занятиями, хотя они большей частью являются внеурочными.

Цель кружка юных натуралистов - заинтересовать учащихся биологией, углубить и расширить их знания, выработать у них навыки наблюдения и экспериментирования и способствовать воспитанию научного мировоззрения.

Работа в кружке юннатов проводится систематически, по определенному плану, с добровольным, но постоянным составом участников.

В практике школ имеются: в начальной школе - общий юннатский кружок, а в средней - специальные поклассные кружки: в 6 классе - кружок юных ботаников; в 7 классе - кружок юных зоологов; в 8 классе - кружок юных физиологов; в 9 - 11 классах - кружок юных биологов, хотя все они называются юннатскими кружками.

Такое распределение диктуется уровнем знаний, приобретенных по курсу, и разницей в возрасте учащихся. Интересы же учащихся (за малым исключением) постоянны: они возникают при изучении одного из курсов, а затем сменяются новыми. Конечно, между всеми кружками должна быть связь, преемственность в работе и кооперация при совместном проведении массовых мероприятий и общественно полезной работы. Однако нередко учащиеся старших классов продолжают заниматься ботаникой и зоологией в соответствии со своими интересами.

Дифференциация юннатских кружков соответственно изучаемым в школе биологическим курсам, с одной стороны, дает возможность более углубленно познать тот или иной из них и, с другой стороны, использовать результаты некоторых опытов на уроках.

Работу учащихся в кружке следует рассматривать и как средство воспитания. Нередко учителя ставят условиями приема в кружок хорошую успеваемость по биологии и хорошую дисциплину. Однако опыт лучших учителей показывает: в результате занятий в кружке неуспевающие учащиеся начинают интересоваться биологией, а учащиеся с плохим поведением - вести себя значительно лучше.

В кружке важно сочетать индивидуальную самостоятельную творческую и ответственную работу каждого учащегося с работой коллективной, общественной.

Работа кружка поэтому организуется таким образом, чтобы учащиеся воспитывались в совместном коллективном действии, в общем стремлении к одной цели, чтобы у них развивались коллективистские, общественные навыки. «Правильно воспитывать коллектив - это значит окружить его сложной целью перспективных представлений, ежедневно возбуждать в коллективе образы завтрашнего дня, образы радостные, поднимающие человека и заражающие радостью его сегодняшний день»,- говорил А. С. Макаренко.