Глава M. Методика

M.3. Методика работы с компьютерным курсом

M.3.6. Урок в 10 классе. 1.27. Образование и-РНК по матрице ДНК. Матричный принцип биосинтеза белков

Общая биология, 27-й урок в теме «Основы цитологии».

Тип урока: комбинированный урок с закреплением знаний, новым материалом, решением проблемных вопросов и познавательных задач; групповая работа.

Цели занятия:

• Познакомить с молекулярными и цитологическими основами реализации наследственной информации на уровне синтеза полипептидной цепи и роли нуклеиновых кислот и белков в этом процессе.
• Продолжить формирование естественнонаучной картины мира при рассмотрении успехов современной науки в решении вопросов, связанных с реализацией наследственной информации.
• Продолжить формирование навыков эффективной работы с компьютерным курсом «Открытая Биология», закрепить навыки его использования в решении поставленных задач.

Оборудование: модели РНК и ДНК; модель-аппликация «Синтез белка». Кабинет информатики, имеющий рабочие места перед компьютерами и обычные столы для лекционной работы.

Предполагаемый образовательный продукт, который будет создан учащимся:

Текстовый документ, предпочтительно MS Word, с ответами на вопросы (возможно выполнение заданий и решение задач на распечатанном бланке); по итогам мнений учащихся о личном вкладе в групповую работу преподаватель рассчитывает коэффициент индивидуального участия (КИУ) и – с его помощью – индивидуальный рейтинговый балл каждого участника занятий.

Перечень знаний, умений, навыков, способностей, которые предполагается развивать или осваивать на данном занятии.

• Актуализировать знания об этапах синтеза белка и принципах кодирования наследственной информации.
• Продолжить формирование навыков обобщения знаний в виде таблиц, схем; навыков работы с текстом (устным, экранным) и изображениями как основой для самостоятельного решения задач.
• Развивать навыки работы с интерактивными моделями как виртуальным отображением реальных процессов и явлений.
• Продолжить формирование навыков работы с тестами (в электронном варианте представления).
• Отработать навыки внутригруппового взаимодействия и адекватной оценки вклада отдельного участника в общий результат.
• Закрепление навыков работы в многооконном режиме, в том числе с текстовым редактором.

Краткий план занятия:

До занятия учителю необходимо проверить корректность работы всех компонентов компьютерного курса «Открытая Биология» (обратить внимание на интерактивные модели и тесты, после проверки последних обнулить результаты последнего тестирования). Перед уроком необходимо открыть на всех машинах стартовую страницу компьютерного курса «Открытая Биология» и текстовый документ «Задания для групповой работы учащихся» (или в ходе урока раздать распечатанные бланки для работы).

Занятие рассчитано на один академический час в кабинете информатики, имеющем рабочие места перед компьютерами и обычные столы для лекционной работы. Указанное время каждого этапа ориентировочное, так как все группы работают в своём темпе, учитель лишь рекомендует переходить от этапа к этапу и напоминает о возможности вернуться к заданиям.

1. Организационный момент (пояснение цели и структуры занятия, формы его проведения, требований к отчету и – оговаривается без пояснения – необходимости оставить 4–5 минут в конце урока для завершения групповой работы) – 3–5 минут;
2. Разделение учащихся на группы – 3–5 минут (если есть возможность, желательно заблаговременно разделить на группы);
3. Актуализация изученного материала (повторение сведений об интерфейсе компьютерного курса «Открытая Биология», навигации по ресурсу; повторение теоретического материала по разделу 8.2.2. Репликация и транскрипция ДНК компьютерного курса) – 3–5 минут;
4. Решение задач по изученному материалу (работа с текстовым файлом с задачами или бланком и таблицей генетического кода, Блок 1) – 10–12 минут;
5. Изучение нового материала (по разделу 8.2.3. Синтез белка компьютерного курса, работа с моделями 8.9. Синтез белка, 8.8. Полирибосома) – 10–12 минут;
6. Решение задач по изученному материалу (работа с текстовым файлом с задачами или бланком и разделом 8.2.3. Синтез белка компьютерного курса, Блок 2) – 8–10 минут;
7. Выполнение тестовых заданий (тесты к разделу 8.2. Молекулярная генетика компьютерного курса «Открытая Биология» и моделями 8.6. Репликация ДНК, 8.7. Транскрипция РНК, 8.9. Синтез белка, 8.8. Полирибосома, внесение результатов в текстовый файл или бланк, Блок 3) – 5 минут;
8. Возвращение на места, заполнение анкеты о вкладе в общий результат – 2–3 минуты.
9. Итог урока, домашнее задание.

Подробный конспект занятия

1. Организационный момент. При пояснении цели и структуры занятия, формы его проведения, важно обратить внимание на групповой характер работы (так, объем и сложность заданий превышают возможности отдельного ученика; необходимо коллективное выполнение заданий). Важный момент – подготовка к делению класса на группы (см. подробнее «Организация групповой работы учащихся»). Оптимальный вариант деление (именно это и нужно объяснить) – по набору лидеров: 6–8 учеников – будущих лидеров групп (количество определяется количеством работающих машин), занимающих первые места в рейтинге (по предыдущей теме, контрольной работе по биологии и т. п.), приглашают выйти к доске. Они по очереди приглашают к себе в группы других учеников класса, которые выходят и становятся за спиной у лидеров. (Желательно сформировать группы заранее, до урока).
2. Разделение учащихся на группы проводится описанным выше методом.
3. Актуализация изученного материала. Специальное повторение сведений об интерфейсе компьютерного курса «Открытая Биология», навигации по ресурсу не требуется, так как на предыдущем уроке работали с компьютерным курсом фронтально; только индивидуальная помощь. Повторение теоретического материала осуществляется полностью по разделу 8.2.2. Репликация и транскрипция компьютерного курса.
4. Решение задач по изученному материалу. Работа с текстовым файлом (бланком) с задачами, Блок 1, и таблицей генетического кода. Все задачи решать не обязательно, предлагается выбрать 2–4, желательно разных типов. По прошествию некоторого времени (приблизительно 7–9 минут) учитель рекомендует всем перейти к следующему этапу работы, указывая при этом, что при желании и резерве времени к этому заданию можно будет вернуться.
5. Изучение нового материала. Материал предлагается на самостоятельное изучение по разделу 8.2.3. Синтез белка компьютерного курса и моделями 8.9. Синтез белка, 8.8. Полирибосома. Учитель разъясняет по индивидуальным обращениям сложные места, однако рекомендует более сильным ученикам в группах объяснить остальным материал (при описанном способе деления на группы практически в каждой группе есть сильные ученики).
6. Решение задач по изученному материалу. Групповая работа – заполнение таблицы и ответы на вопросы, Блок 2 в текстовом файле с заданиями (бланке) и разделом 8.2.3. Синтез белка, моделями компьютерного курса 8.6. Репликация ДНК, 8.7. Транскрипция РНК, 8.9. Синтез белка, 8.8. Полирибосома.
7. Выполнение тестовых заданий. Тесты к разделу 8.2. Молекулярная генетика компьютерного курса «Открытая Биология». После завершения тестирования результаты вносятся в текстовый файл (бланк), Блок 3. При использовании сетевой версии компьютерного курса «Открытая Биология» учитель имеет возможность непосредственно с рабочего места контролировать успешность выполнения заданий всеми группами учащихся.
8. Возвращение на места, заполнение анкеты о вкладе в общий результат. За несколько минут до окончания занятия после завершения отчета ученики рассаживаются по местам для фронтальной (лекционной) работы. На небольших листочках они записывают состав своей группы, подчеркнув фамилию лидера и отметив восклицательным знаком (галочкой) свою фамилию, а потом записывают против каждой фамилии вклад (в процентах) каждого в общий результат, и сдают учителю. Например, это может выглядеть так (как оценивает ученица Михайловская вклад каждого из членов группы под руководством Мартыненко):
     Мартыненко – 30%
     Решетникова – 35%
     ! Михайловская – 20%
     Кладченко – 15%
   По этим данным будет рассчитываться коэффициент индивидуального участия ученика в общем результате.
9. Итог урока, домашнее задание:
   По учебнику: Общая биология: Учеб. для 10–11 классов общеобразоват. учреждений / Д. К. Беляев, Н. Н. Воронцов, Г. М. Дымшиц и др. – 9-е изд. – М.: Просвещение, 2000. – § 14.
   По учебнику: А. О. Рувинский, Л. В. Высоцкая и др. Общая биология. Учебник для школ с углубленным изучением биологии. – М.: Просвещение, 2000. – § 15.

Посещение сайта «Протеиновая машина» (http://www2.ebi.ac.uk/translate/). Это онлайновая программа, осуществляющая перевод с нуклеотидных последовательностей на аминокислотные. Представлена возможность выбора разных вариантов генетического кода (основной, бактериальный, митохондрий разных организмов и т. п.). Можно также ознакомиться с практической работой по теме «Генетический код и его свойства» (http://www.kozlenkoa.narod.ru/lessons/gencode.htm), разработанной для работы с программой.

Рекомендации для учителя по оцениванию заданий

Оценивание рекомендуется осуществлять в форме накопительного рейтинга (каждый из видов работы оценивается в некоторое произвольное количество баллов и набранные за разные виды работ баллы суммируются).

Предлагаемые максимальные баллы «Задания для групповой работы учащихся»:

• Блок 1. Четыре обязательные задачи (в любом наборе); если решено больше, то баллы за «дополнительные» задачи делятся на 2. В каждой из задач 1 балл обязательно даётся за ответ на вопрос о свойстве генетического кода, которому посвящена задача, и 4 балла – за правильное решение самой задачи. Максимальная оценка задач: 1, 4, 5, 6 – 5 баллов, 2, 3 – 9 баллов.
• Блок 2. Заполнение таблицы – 8 баллов максимум, ответ на вопрос 1 – 3 балла, 2 – 6 баллов.
• Блок 3. Количество процентов, набранных в тестах, делится на 10; это и есть баллы.

Для получения индивидуального рейтингового балла ученика необходимо набранное группой количество баллов умножить на рейтинговый коэффициент индивидуального участия в групповой работе.

Приведенные цифры являются ориентировочными, учитель может сам менять коэффициенты в зависимости от условий конкретного урока.

Задания для групповой работы учащихся

Класс _____ Участники группы: ______________________________________________

Блок 1

Внимание!

• Все приведённые в задачах последовательности нуклеотидов – фрагменты и-РНК.
• Для всех задач необходимо указать, какое свойство (свойства) генетического кода лежит в основе задачи.

1. Переведите приведённую ниже последовательность на язык аминокислот.

АУГУЦЦАГАГЦАУАЦЦЦГУАУУЦУ

Сколько аминокислот в пептиде?

2. Ниже приведены две последовательности нуклеотидов, различающиеся между собой по 11 позициям из 18. Переведите обе последовательности в белки. Сколько аминокислотных различий между ними?

1) АУГУЦУАГАУУАГГЦУЦА 2) АУГАГЦЦГГЦУЦГГААГУ

3. Переведите приведённую ниже последовательность в белок. Запишите полученный белок. А теперь попробуйте удалить первые два нуклеотида и получить другой пептид. Запишите полученный пептид и сравните с первым.

УАУГЦУААГАУУЦЦУУУЦГГА

4. Необходимо по молекуле белка восстановить последовательность нуклеотидов (точнее, один из возможных вариантов состава) иРНК:
Аминокислоты: Метионин – Аргинин – Лизин – Валин – Триптофан – (стоп-кодон)

5. Переведите приведенную ниже последовательность на язык аминокислот. Обратите внимание, что фрагмент состоит из 24 мономеров. Сколько аминокислот в пептиде?

АУГУАЦЦЦГУАУУЦЦАГАГЦАУАГ

6. Переведите приведенную ниже последовательность в белок. Запишите полученный белок. Сколько аминокислот в пептиде?

УАЦАГАЦЦЦАУАУГЦГГУАЦУУГА

Блок 2

Чтобы сравнить два ключевых понятия биосинтеза белка, воспользуемся четырьмя вопросами из «алгоритма Цицерона». Отвечая на руководящие вопросы, составьте определения понятий:

Вопросы:

1. Можно ли утверждать, что в основе процесса трансляции лежит, как и в случае с транскрипцией, принцип комплементарности? Почему?
2. Какой из ферментов (органоидов), участвующих в биосинтезе белка, «умеет переводить», то есть знаком с обеими знаковыми системами (и аминокислотами, и белками), а также их соответствием друг другу?

Блок 3

Количество баллов, набранных при ответе на тестовые задания: ______.