Факторы эволюционного процесса и их отражение в школьном курсе биологии

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования

«Северо-Восточный федеральный университет имени М.К. Аммосова» Институт естественных наук

Центр непрерывного естественнонаучного образования

Факторы эволюционного процесса и их отражение в школьном курсе биологии

(проект)

Программа профессиональной переподготовки «Учитель биологии»

Саввина Марианна Григорьевна

Якутск, 2024

Содержание

Введение

Глава 1. Факторы эволюции

Мутации

Естественный отбор

Дрейф генов

Изоляция

Гибридизация

Глава 2. Влияние факторов эволюции на образование новых видов

Глава 3. Отражение факторов эволюционного процесса в школьном

курсе биологии

Глава 4. Оценка эффективности изучения факторов эволюции в рамках школьного образования

Глава 5. Календарно-тематический план изучения факторов эволюционного процесса

Глава 6. Технологическая карта урока

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Эволюция - это фундаментальное биологическое понятие, лежащее в основе современного понимания живого мира. Она объясняет происхождение видов, их многообразие и приспособленность к окружающей среде. Изучение факторов эволюции является ключом к пониманию истории жизни на Земле и прогнозированию ее будущего.

Актуальность. В современном мире, где человек все больше влияет на окружающую среду, понимание эволюционных процессов становится особенно актуальным. Знание факторов эволюции позволяет нам оценивать возможные последствия антропогенного воздействия на биосферу и разрабатывать стратегии устойчивого развития.

Цель проекта. Целью данного доклада является анализ факторов эволюционного процесса и их отражения в школьном курсе биологии.

Для реализации поставленной цели были выделены следующие задачи:

Рассмотреть основные факторы эволюции: мутации, естественный отбор, дрейф генов, изоляцию и гибридизацию.

Проанализировать, как эти факторы представлены в школьной программе по биологии.

Оценить эффективность изучения факторов эволюции в рамках школьного образования.

Предложить рекомендации по совершенствованию преподавания темы "Факторы эволюционного процесса" в школе.

Глава 1. Факторы эволюции

Эволюция - это процесс изменения живых организмов во времени. Она является одним из краеугольных камней современной биологии и объясняет происхождение видов, их многообразие и приспособленность к окружающей среде.

В основе эволюции лежит ряд движущих сил, называемых факторами эволюции. Эти факторы взаимодействуют друг с другом и приводят к изменению частоты аллелей в популяциях, что, в свою очередь, приводит к изменению видов.

К основным факторам эволюции относятся:

Мутации: изменения в генетической информации, происходящие под действием различных факторов. Мутации могут быть как полезными, так и вредными. Полезные мутации повышают приспособленность организма к окружающей среде, вредные - снижают.

Естественный отбор: процесс, при котором особи с более выгодными для выживания и размножения признаками оставляют больше потомства, чем особи с менее выгодными признаками. В результате этого в популяции постепенно увеличивается частота выгодных генов.

Дрейф генов: случайное изменение частоты аллелей в популяции, не связанное с естественным отбором. Он может происходить в результате миграции, ограниченной численности популяции или других случайных факторов.

Изоляция: фактор, препятствующий скрещиванию между особями разных популяций. Она может быть географической, экологической или репродуктивной. Изоляция приводит к образованию новых видов.

Гибридизация: скрещивание между особями разных видов. Она может привести к образованию новых видов, а также к обмену генами между видами.

Понимание факторов эволюции имеет большое значение для:

Биологии: Факторы эволюции являются ключом к пониманию истории жизни на Земле и прогнозированию ее будущего.

Сельского хозяйства: Знание факторов эволюции позволяет селекционерам выводить новые сорта сельскохозяйственных культур и породы животных с желаемыми свойствами.

Медицины: Понимание механизмов эволюции помогает в разработке новых методов лечения заболеваний и борьбы с инфекциями.

Охраны природы: Знание факторов эволюции необходимо для разработки эффективных стратегий сохранения биоразнообразия.

Изучение факторов эволюции - это увлекательное и познавательное путешествие в мир живой природы.

В результате мы кратко рассмотрели основные факторы эволюции.

Давайте же разберемся в них более подробно:

Мутации

Мутации - это изменения в генетической информации, происходящие под действием различных факторов. Они могут быть как полезными, так и вредными. Полезные мутации повышают приспособленность организма к окружающей среде, вредные - снижают.

Виды мутаций:

Генные мутации: изменения в одном или нескольких нуклеотидах ДНК.

Примеры: замена одного основания другим, вставка или выпадение нуклеотидов.

Хромосомные мутации: изменения в структуре хромосом.

Примеры: делеции (утрата участков хромосом), дупликации (удвоение участков хромосом), инверсии (переворот участков хромосом), транслокации (перенос участков хромосом с одной хромосомы на другую).

Геномные мутации: изменения в числе хромосом.

Примеры: полиплоидия (увеличение числа наборов хромосом), моноплоидия (утрата одного набора хромосом).

Механизмы мутагенеза:

Физические факторы: излучение (ультрафиолетовое, рентгеновское, радиоактивное), высокие и низкие температуры.

Химические факторы: мутагены (например, некоторые химические вещества, содержащиеся в табачном дыму и выхлопных газах).

Биологические факторы: мобильные генетические элементы (транспозоны), вирусы.

Значение мутаций:

Мутации - это источник генетической изменчивости, необходимой для эволюции. эволюционный мутация школьный

Полезные мутации могут повышать приспособленность организма к окружающей среде, например, мутации, приводящие к устойчивости к антибиотикам или пестицидам.

Вредные мутации могут снижать приспособленность организма, например, мутации, приводящие к наследственным заболеваниям.

Естественный отбор

Естественный отбор - это процесс, при котором особи с более выгодными для выживания и размножения признаками оставляют больше потомства, чем особи с менее выгодными признаками. В результате этого в популяции постепенно увеличивается частота выгодных генов.

Механизм естественного отбора:

В популяции существует генетическая изменчивость.

Организмы с более выгодными для выживания и размножения признаками оставляют больше потомства, чем особи с менее выгодными признаками.

В результате этого в следующем поколении увеличивается частота выгодных генов.

Формы естественного отбора:

Стабилизирующий отбор: отбор на средние значения признака.

Пример: отбор на рост человека в условиях ограниченного количества пищи.

Движущий отбор: отбор на крайние значения признака.

Пример: отбор на скорость бега у гепардов.

Дивергентный отбор: отбор, приводящий к образованию новых видов.

Пример: отбор на цвет клюва у дарвиновых вьюрков на Галапагосских островах.

Дрейф генов

Дрейф генов - это случайное изменение частоты аллелей в популяции, не связанное с естественным отбором. Он может происходить в результате миграции, ограниченной численности популяции или других случайных факторов.

Механизм дрейфа генов:

Случайное изменение частоты аллелей в популяции, не связанное с естественным отбором.

Происходит в результате миграции, ограниченной численности популяции или других случайных факторов.

Влияние дрейфа генов на эволюцию:

В небольших популяциях дрейф генов может иметь значительное влияние на частоту аллелей.

Он может привести к фиксации нейтральных или даже вредных аллелей.

В долгосрочной перспективе дрейф генов может привести к образованию новых видов.

Изоляция

Изоляция - это фактор, препятствующий скрещиванию между особями разных популяций. Она может быть географической, экологической или репродуктивной. Изоляция приводит к образованию новых видов.

Влияние изоляции на видообразование:

Разделение популяции на генетически изолированные группы: изоляция приводит к тому, что разные группы особей не могут скрещиваться между собой.

Это препятствует обмену генетической информацией между группами.

Дивергенция признаков: в изолированных группах особей могут происходить независимые мутации и изменения под действием естественного отбора.

Это может привести к тому, что группы особей будут становиться все более разными.

Образование новых видов: если дивергенция признаков достаточно велика, то изолированные группы особей могут стать двумя разными видами.

Гибридизация

Гибридизация - это скрещивание между особями разных видов. Она может привести к образованию новых видов, а также к обмену генами между видами.

Влияние гибридизации на видообразование:

Образование гибридных видов: гибридизация может привести к образованию гибридных видов, которые сочетают в себе признаки обоих родителей.

В некоторых случаях гибридные виды могут быть более жизнеспособными и приспособленными к окружающей среде, чем родительские виды.

Генный поток: гибридизация может привести к обмену генетической информацией между видами.



Глава 2. Влияние факторов эволюции на образование новых видов

Образование новых видов - это длительный и сложный процесс, в котором участвуют различные факторы эволюции.

Рассмотрим, как каждый из этих факторов влияет на видообразование:

Мутации. Мутации - это изменения в генетической информации, которые могут происходить под действием различных факторов.

Влияние мутаций на видообразование:

Создание новых аллелей: мутации могут создавать новые аллелей, которые не существовали в популяции ранее.

Появление новых признаков: новые аллелей могут обуславливать появление новых признаков у организмов.

Разделение популяции на группы: если новые аллели дают особям преимущество в выживании и размножении, они могут стать более распространенными в популяции.

Со временем это может привести к разделению популяции на две группы с разными генетическими признаками.

Большинство мутаций нейтральны или даже вредны.

Только те мутации, которые дают особям преимущество в выживании и размножении, могут играть роль в видообразовании.

Естественный отбор. Естественный отбор - это процесс, при котором особи с более выгодными для выживания и размножения признаками оставляют больше потомства, чем особи с менее выгодными признаками.

Влияние естественного отбора на видообразование:

Направленное изменение частоты аллелей: естественный отбор приводит к увеличению частоты выгодных аллелей в популяции и уменьшению частоты невыгодных аллелей.

Дивергенция признаков: естественный отбор может привести к тому, что разные группы особей в одной популяции будут развиваться в разных направлениях, приспосабливаясь к разным условиям среды обитания.

Образование новых видов: если дивергенция признаков достаточно велика, то две группы особей могут стать настолько разными, что не смогут скрещиваться между собой.

В этом случае они будут считаться двумя разными видами.

Дрейф генов. Дрейф генов - это случайное изменение частоты аллелей в популяции, не связанное с естественным отбором.

Влияние дрейфа генов на видообразование:

Закрепление случайных аллелей: дрейф генов может привести к тому, что в популяции закрепятся случайные аллели, даже если они невыгодны.

Снижение генетического разнообразия: дрейф генов может привести к снижению генетического разнообразия в популяции.

Это может сделать популяцию более уязвимой к неблагоприятным факторам среды.

В некоторых случаях дрейф генов может привести к образованию новых видов.



Глава 3. Отражение факторов эволюционного процесса в школьном курсе биологии

В соответствии с Федеральным государственным образовательным стандартом основного общего образования (ФГОС ООО) тема "Факторы эволюционного процесса" изучается в 7-м классе в рамках курса биологии.

Целью изучения этой темы является:

Формирование у учащихся представлений о движущих силах эволюции

- мутациях, естественном отборе, дрейфе генов, изоляции и гибридизации.

Развитие понимания механизмов эволюционных изменений и их роли в образовании многообразия жизни на Земле.

Формирование научного мировоззрения, основанного на понимании эволюционных закономерностей развития живого мира.

Содержание темы включает в себя следующие основные понятия:

Мутации: изменения в генетической информации, происходящие под действием различных факторов.

Естественный отбор: процесс, при котором особи с более выгодными для выживания и размножения признаками оставляют больше потомства, чем особи с менее выгодными признаками.

Дрейф генов: случайное изменение частоты аллелей в популяции, не связанное с естественным отбором.

Изоляция: фактор, препятствующий скрещиванию между особями разных популяций.

Гибридизация: скрещивание между особями разных видов.

Изучение этих понятий осуществляется на основе следующих методов:

Лекции: изложение учителем основных положений темы.

Беседы: обсуждение с учащимися изучаемых вопросов.

Работа с учебником: чтение текста учебника, анализ иллюстраций, выполнение заданий.

Лабораторные работы: проведение простых экспериментов, демонстрирующих действие факторов эволюции.

Решение задач и упражнений: закрепление изученного материала.

Важным аспектом изучения темы "Факторы эволюционного процесса" является формирование у учащихся следующих умений:

Анализировать информацию: выделять главное, сравнивать, делать выводы.

Объяснять явления и процессы: использовать знания о факторах эволюции для объяснения происхождения видов, их приспособленности к окружающей среде и многообразия жизни на Земле.

Аргументировать свою точку зрения: приводить примеры, использовать научные данные.

Критически оценивать информацию: отличать достоверную информацию от недостоверной.

В целом, изучение темы "Факторы эволюционного процесса" в школьном курсе биологии позволяет заложить основы для дальнейшего изучения биологии и других естественных наук, а также формировать у учащихся научное мировоззрение.

Однако, следует отметить, что в школьном курсе биологии изучение факторов эволюции имеет ряд ограничений:

Недостаток времени: на изучение этой темы отводится ограниченное количество часов, что не позволяет в полной мере раскрыть все ее аспекты.

Сложность материала: некоторые понятия, такие как дрейф генов и изоляция, могут быть сложны для понимания учащихся 7-го класса.

Недостаток наглядных материалов: в школьных учебниках и методических пособиях не всегда достаточно наглядных материалов, что затрудняет изучение темы.

Для совершенствования преподавания темы "Факторы эволюционного процесса" в школьном курсе биологии можно использовать следующие рекомендации:

Использовать различные методы обучения: лекции, беседы, работу с учебником, лабораторные работы, решение задач и упражнений.

Привлекать наглядные материалы: иллюстрации, фотографии, видеоролики.

Связывать изучаемый материал с жизненным опытом учащихся:

приводить примеры из природы, использовать аналогии.

Создавать проблемные ситуации: ставить перед учащимися вопросы, требующие самостоятельного анализа и поиска решений.

Использовать информационные технологии: компьютерные программы, интернет-ресурсы.

Реализация этих рекомендаций позволит сделать изучение темы "Факторы эволюционного процесса" более интересным и эффективным, а также поможет учащимся лучше понимать эволюционные закономерности развития живого мира.



Глава 4. Оценка эффективности изучения факторов эволюции в рамках школьного образования

Изучение факторов эволюции является важным компонентом школьного образования по биологии.

Понимание движущих сил эволюции позволяет:

Объяснить происхождение многообразия жизни на Земле.

Оценить влияние человека на окружающую среду.

Развить критическое мышление и научное мировоззрение.

В настоящее время тема "Факторы эволюции" изучается в 7-м классе в рамках курса биологии.

Однако, существует ряд проблем, которые снижают эффективность изучения этой темы:

Недостаток времени: на изучение этой темы отводится ограниченное количество часов, что не позволяет в полной мере раскрыть все ее

аспекты.

Сложность материала: некоторые понятия, такие как дрейф генов и изоляция, могут быть сложны для понимания учащихся 7-го класса.

Недостаток наглядных материалов: в школьных учебниках и

методических пособиях не всегда достаточно наглядных материалов, что затрудняет изучение темы.

Несоответствие программы современным научным данным: программа по биологии не всегда в полной мере соответствует современным научным представлениям об эволюции.

Для повышения эффективности изучения факторов эволюции в рамках школьного образования можно:

Увеличить количество часов, отводимых на изучение этой темы.

Использовать различные методы обучения: лекции, беседы, работу с учебником, лабораторные работы, решение задач и упражнений.

Привлекать наглядные материалы: иллюстрации, фотографии, видеоролики.

Использовать информационные технологии: компьютерные программы, интернет-ресурсы.

Сделать изучение темы более проблемным: ставить перед учащимися вопросы, требующие самостоятельного анализа и поиска решений.

Связывать изучаемый материал с жизненным опытом учащихся: приводить примеры из природы, использовать аналогии.

Обновлять содержание программы в соответствии с современными научными данными.

Изучение факторов эволюции в рамках школьного образования может быть эффективным при условии использования современных методов обучения и адекватного освещения темы в учебных материалах. Понимание факторов эволюции - это ключ к пониманию истории жизни на Земле и прогнозированию ее будущего. Изучение этой темы должно быть не только информативным, но и увлекательным.



Глава 5. Календарно-тематический план изучения факторов эволюционного процесса

Предмет: Биология Класс: 7 Тема: Факторы эволюционного процесса

Цель: Сформировать у учащихся представление о факторах эволюционного процесса, их значении в изменении живых организмов и их взаимосвязи.

Задачи:

Раскрыть сущность мутаций, модификаций, естественного отбора, дрейфа генов, изоляции и гибридизации как факторов эволюции.

Объяснить механизм действия каждого фактора эволюции.

Показать роль факторов эволюции в образовании новых видов и преобразовании организмов в историческом времени.

Развить критическое мышление, навыки самостоятельного анализа и работы с информацией.

Количество часов: 6

План уроков:

Урок 1. Мутации и модификации

Понятие о мутациях и их видах.

Механизмы возникновения мутаций.

Значение мутаций для эволюции.

Понятие о модификациях и их свойствах.

Отличие модификаций от мутаций.

Влияние модификаций на эволюцию.

Урок 2. Естественный отбор

Понятие о естественном отборе и его движущих силах.

Механизм действия естественного отбора.

Формы естественного отбора: стабилизирующий, движущий, дизруптивный.

Примеры действия естественного отбора в природе.

Роль естественного отбора в образовании новых видов.

Урок 3. Дрейф генов

Понятие о дрейфе генов и его механизме действия.

Факторы, влияющие на дрейф генов.

Значение дрейфа генов для эволюции.

Примеры действия дрейфа генов в природе.

Урок 4. Изоляция

Понятие о биологической изоляции и ее видах.

Факторы, обуславливающие возникновение изоляции.

Роль изоляции в образовании новых видов.

Примеры действия изоляции в природе.

Урок 5. Гибридизация

Понятие о гибридизации и ее формах.

Биологические последствия гибридизации.

Роль гибридизации в эволюции.

Примеры действия гибридизации в природе.

Урок 6. Обобщение темы

Взаимосвязь факторов эволюции.

Роль факторов эволюции в преобразовании организмов в историческом времени.

Значение изучения факторов эволюции для понимания истории жизни на Земле.

Контроль знаний:

Тестирование.

Устный опрос.

Решение задач и упражнений.

Написание эссе.

Методы обучения:

Лекция.

Беседа.

Работа с учебником.

Лабораторные работы.

Решение задач и упражнений.

Просмотр видеофильмов.

Дискуссия.

Наглядные средства:

Таблицы.

Схемы.

Рисунки.

Фотографии.

Презентации.

Видеофильмы.



Глава 6. Технологическая карта урока Тема: Факторы эволюционного процесса

Класс: 7

Дата: 2024-06-20

Время: 45 минут

Тип урока: урок изучения нового материала

Цель урока: Сформировать у учащихся представление о факторах эволюционного процесса, их значении в изменении живых организмов и их взаимосвязи.

Задачи урока:

Раскрыть сущность мутаций, модификаций, естественного отбора, дрейфа генов, изоляции и гибридизации как факторов эволюции.

Объяснить механизм действия каждого фактора эволюции.

Показать роль факторов эволюции в образовании новых видов и преобразовании организмов в историческом времени.

Развить критическое мышление, навыки самостоятельного анализа и работы с информацией.

Оборудование:

Учебник биологии для 7 класса

Таблицы "Факторы эволюции"

Схемы "Механизм действия естественного отбора"

Рисунки "Примеры действия изоляции"

Презентация "Факторы эволюции"

Видеофильм "Образование новых видов"

Ход урока:

Организационный момент (2 мин.)

Приветствие учащихся.

Проверка готовности учащихся к уроку.

Актуализация знаний (5 мин.)

Беседа с учащимися:

Что такое эволюция?

Какие вам известны доказательства эволюции?

Как вы думаете, от чего зависит изменение живых организмов в процессе эволюции?

Изучение нового материала (33 мин.)

Мутации и модификации (10 мин.)

Рассказ учителя о мутациях и модификациях:

Понятие о мутациях и их видах.

Механизмы возникновения мутаций.

Значение мутаций для эволюции.

Понятие о модификациях и их свойствах.

Отличие модификаций от мутаций.

Влияние модификаций на эволюцию.

Работа с таблицами "Факторы эволюции":

Анализ таблиц, выявление сходств и различий между мутациями и модификациями.

Естественный отбор (10 мин.)

Рассказ учителя о естественном отборе:

Понятие о естественном отборе и его движущих слах.

Механизм действия естественного отбора.

Формы естественного отбора: стабилизирующий, движущий, дизруптивный.

Примеры действия естественного отбора в природе.

Роль естественного отбора в образовании новых видов.

Работа со схемами "Механизм действия естественного отбора":

Анализ схем, объяснение механизма действия естественного отбора.

Дрейф генов (5 мин.)

Рассказ учителя о дрейфе генов:

Понятие о дрейфе генов и его механизме действия.

Факторы, влияющие на дрейф генов.

Значение дрейфа генов для эволюции.

Примеры действия дрейфа генов в природе.

Изоляция (5 мин.)

Рассказ учителя об изоляции:

Понятие о биологической изоляции и ее видах.

Факторы, обуславливающие возникновение изоляции.

Роль изоляции в образовании новых видов.

Примеры действия изоляции в природе.

Работа с рисунками "Примеры действия изоляции":

Анализ рисунков, выявление роли изоляции в образовании новых видов.

Гибридизация (3 мин.)

Рассказ учителя о гибридизации:

Понятие о гибридизации и ее формах.

Биологические последствия гибридизации.

Роль гибридизации в эволюции.

Примеры действия гибридизации в природе.

Закрепление изученного материала (5 мин.)

Беседа с учащимися:

Какие факторы эволюции вы изучили сегодня?

Как они влияют на изменение живых организмов?

Подведение итогов урока (2 мин.)

Подведение итогов урока, оценка работы учащихся.

Выставление оценок.

Домашнее задание (3 мин.)

Изучить параграф учебника по теме "Факторы эволюционного процесса".

Подготовить сообщение о каком-либо из факторов эволюции.

Написать эссе на тему "Роль факторов эволюции в образовании новых видов".

Рефлексия (3 мин.)

Что нового вы узнали сегодня на уроке?

Что вам было интересно?

Что было трудно?

Как вы оцениваете свою работу на уроке?

Используемые методы и приемы:

Объяснительно-иллюстративный метод.

Репродуктивный метод.

Проблемный метод.

Эвристический метод.

Исследовательский метод.

Формы работы:

Фронтальная.

Индивидуальная.

Групповая.

Ожидаемые результаты:

Учащиеся должны знать сущность мутаций, модификаций,

естественного отбора, дрейфа генов, изоляции и гибридизации как факторов эволюции.

Учащиеся должны уметь объяснять механизм действия каждого фактора эволюции.

Учащиеся должны понимать роль факторов эволюции в образовании новых видов и преобразовании организмов в историческом времени.

Учащиеся должны развивать критическое мышление, навыки самостоятельного анализа и работы с информацией.

Заключение

Эволюция - это краеугольный камень современной биологии. Она

объясняет происхождение многообразия жизни на Земле, приспособленность организмов к окружающей среде и изменения, которые происходят с ними в течение времени. Понимание факторов эволюции - это ключ к пониманию

истории жизни на Земле и прогнозированию ее будущего. В школьном курсе биологии изучение темы "Факторы эволюционного процесса" играет важную роль. Однако, в настоящее время существует ряд проблем, которые снижают эффективность изучения этой темы. Для повышения эффективности

преподавания темы "Факторы эволюционного процесса" в школе можно использовать различные методы и подходы. Важно, чтобы изучение этой темы было не только информативным, но и увлекательным. Понимание факторов эволюции - это основа научного мировоззрения, которое необходимо каждому человеку. Изучение этой темы в школе должно заложить фундамент для дальнейшего развития личности и формирования ее отношения к окружающему миру.

Важно, чтобы тема "Факторы эволюционного процесса" преподавалась в школе с учетом возрастных особенностей учащихся. При изучении этой темы необходимо использовать различные методы обучения, наглядные материалы и примеры из реальной жизни. Изучение темы "Факторы эволюционного процесса" должно быть не только информативным, но и развивающим. Учащиеся должны не только запоминать факты, но и учиться самостоятельно анализировать информацию, делать выводы и решать проблемы.

Список использованной литературы

Биология. 7 класс / Н. В. Сонина, В. Г. Рохлова, Н. А. Сивоглазова // Дрофа, 2023 г.

Биология. 6 класс / А. В. Михалева, В. Г. Рохлова, Н. А. Сивоглазова // Дрофа, 2022 г.

Факторы эволюции / А. А. Пыжиков // Биология в школе, № 2, 2020 г.

Современные представления о факторах эволюции / О. Л. Нургалиев // Вестник Челябинского государственного педагогического

университета, № 1, 2019 г.

Проблемы преподавания темы "Факторы эволюции" в школе / Н. Н. Кузнецова // Образование и наука, № 12, 2018 г.

Размещено на Allbest.Ru/