«Характеристика биотехнологических производств и их влияния на природную окружающую среду»

Разработка урока по биологии с использованием элементов кейс – технологии на тему:

«Характеристика биотехнологических производств и их влияния на природную окружающую среду»

Выполнил:

преподаватель биологии

Сидикова Нилуфар

Сентябрь 2015 г.

Пояснительная записка

В современных условиях использование на уроках различных инновационных технологий стало острой необходимостью. Инновационный процесс заключается в формировании и развитии содержания и организации нового. Он представляет собой совокупность процедур и средств, с помощью которых научное открытие превращается в образовательное нововведение.

Данная разработка составлена для урока по предмету «Биология, основы экологии и природоохранной деятельности» по профессии «Повар, кондитер» в учреждениях начального профессионального образования раздел «Основы экологии и учения о биосфере».

Использованные в этом уроке элементы кейс – технологии относят к интерактивным методам обучения. Новизна разработки заключается в том, что согласно данной технологии ярко выражена самостоятельная работа учащихся. Большую часть урока учащиеся работают в группах или индивидуально, что дает максимум возможности для формирования надпрофессиональных (ключевых) компетенций. Подход к подготовке урока со стороны преподавателя совсем иной, нет традиционности и обыденности.

Урок рассчитан на 90 минут. Преподавателю с минимальным запасом теоретических знаний о кейс – технологии не составит труда провести урок, используя данную разработку.

План урока

Тема: Характеристика биотехнологических производств и их влияния на природную окружающую среду.

Цель: изучение сущности биотехнологических производств и их влияние на экологию.

Задачи:

1. подвести учащихся к пониманию сущности и ценности биотехнологических производств, познакомить с понятием “кейс”

2. развить умения систематизировать свои знания, принимать самостоятельные решения выдвигать собственные идеи.

3. сформировать мировоззрение учащихся, воспитать экологическую культуру, толерантность в восприятии качеств и черт характера окружающих.

Ключевые компетенции, формируемые на уроке:

- толерантное восприятие качеств и черт характера окружающих.

- зрительное, слуховое и кинетическое восприятие

- наблюдательность, внимательность

- коммуникабельность

-предвидение и прогнозирование нестандартных ситуаций

-творческий характер мышления

Тип урока: урок изучения нового материала.

Вид урока: лекция с элементами беседы.

Методы обучения: метод проблемно- ситуативного анализа.

Основные понятия: генная инженерия, клонирование генов, ДНК, РНК.

Межпредметная связь: экология, химия, физиология, агрономия и организация сельскохозяйственного производства.

Раздаточный материал:

• - обучающий кейс с вопросами

• - жетоны для распределения по группам

• - маркеры

• - ватман

Оборудование:

• - компьютер

• - мультимедийный проектор

• - экран

• - презентация PowerPoint

Ход урока

1. Организационная деятельность. Слово преподавателя. Знакомство с ходом урока.(4-5мин.)

2. Цели урока (называет преподаватель)(1-2мин)

3. Фронтальная беседа.(20мин)

4. Работа с кейсом. Анализ.(50мин.)

5. Домашнее задание.(3мин.)

6. Итоги работы. Рефлексия.(10 мин.)

Конспект урока

«Природа это такой уникум, как картины Рафаэля, уничтожить их легко, воссоздать невозможно»

И. П. Бородин

Организационные моменты:

Учащиеся входят в кабинет, берут жетоны и рассаживаются по группам за столы, на которых лежит выбранный ими жетон. На доске записана тема раздела.

Слово преподавателя: Здравствуйте. Сегодня тема урока «Характеристика биотехнологических производств и их влияния на природную окружающую среду». Цель нашего урока подробнее изучить сущность биотехнологических производств и их влияние на экологию.

Слайд с названием темы

Ребята, будьте, пожалуйста, предельно внимательны, так как проведем мы урок в необычной форме, все вы будете работать в группах, они у нас уже определились. Теперь в каждой группе выберите лидера, который возьмет на себя руководство группой. У вас, на столах лежат кейсы это слово вам незнакомо, поэтому с понятием “кейс” ознакомит….(назвать уч-ся)

(Опережающее домашнее задание)

Слово преподавателя: Итак, я надеюсь, вы поняли, что такое “кейс” и, как с ним работать. Мы должны сегодня поработать с кейсом. Вы должны ознакомиться с ним, выявить проблемы, заложенные в нем, найти выходы из создавшейся ситуации.

Преподаватель обращает внимание учащихся на название темы урока (записана на доске).

Слово преподавателя: Производства продукции, основу получения которой составляют процессы, реализуемые различными микроорганизмами, называют биотехнологическими (в тетрадях записываем определение).

Слайд с термином

Слово преподавателя: Конечно, применение микроорганизмов, как способа переработки различных химических соединений и их смесей в разные виды продукции, известно с древности. Так дрожжевые грибки использовали в изготовлении хлеба, молочнокислые бактерии – для получения творога, сметаны и других молочнокислых продуктов и т. д. Однако, с современных позиций, получение хлеба, этилового спирта за счет спиртового брожения, уксуса, вина, молочнокислой продукции к биотехнологическим производствам не относят - эту продукцию получают на предприятиях пищевой промышленности. Современный термин «биотехнология» появился в 70 – х гг. XX в. Он основан на успехах генетики, а именно – генетической, или генной, инженерии.

Слово преподавателя: Генная инженерия – раздел молекулярной генетики, целенаправленно разрабатывающий создание жизненных форм новых комбинаций генетического материала, который способен размножаться в клетке – хозяина и синтезировать необходимые человеку продукты обмена веществ в форме различных химических соединений. (термин записываем в тетрадях)

Слайд с термином

Слово преподавателя: Принцип генной инженерии состоит в том, что первоначально выделяют рестриктазы – особые ферменты (биокатализаторы белковой природы), которые рассекают молекулу ДНК на строго определенные фрагменты. А затем эти фрагменты «сшиваются» с помощью других ферментов – ДНК лигаз, в результате чего возникает рекомбинативная ДНК, которая выделяется из исходной системы и внедряется в клетку, называемую клетка – хозяин.

Слайд с изображением молекулы ДНК

Слово преподавателя: В этих клетках рекомбинированная молекула ДНК размножается, на ней синтезируется информационная РНК, а на последней – молекулы белка, которые являются целевым продуктом для конкретного производства.

Биотехнологические производственные комплексы в настоящее время находят все большее распространение, так как позволяют получать продукцию, которую нельзя получить другими методами. Но эти предприятия являются потенциально опасными. Особенно это относится к тем производствам, которые основаны на использовании генной (генетической) инженерии. Процессы, осуществляемые в генной инженерии, непредсказуемы, в их результате возможно получение продуктов, оказывающих на биосферу крайне негативное воздействие, которое может носить необратимый характер.

Слайд с изображением модифицированных продуктов

Слово преподавателя: Перед вами лежит описание ситуации (кейс). Ознакомьтесь подробнее самостоятельно, через 1-2 минуты лидер группы перескажет содержание кейса как можно близко к тексту (прослушали ответы). Раздать правила работы с кейсом.

Ребята, а теперь поработайте в группах над вопросами. На это вам дается 10 мин (Работа в группах с документами, разрешение поставленной проблемы)

В группах поработали, лидеры ознакомьте, пожалуйста, нас с принятыми решениями проблем заложенных в кейсе (Выступление лидеров)

Слово преподавателя: Как вы считаете, какое из принятых решений самое рациональное?

(Выводим рациональное решение и записываем его в тетрадях).

Итак, мы сегодня с вами нашли рациональное решение определенной проблемы. В различных биотехнологических предприятиях используется сырье, получается специфическая готовая продукция и образуются побочные продукты и отходы производства, которые определенным образом воздействуют на природные экологические процессы и здоровье человека.

Домашнее задание: исходя из опыта работы на нашем уроке, подберите из литературы или случаев из жизни образцы ситуаций связанных с экологией (это задание для каждого индивидуально). Работа на уроке оценена следующими отметками…

А теперь давайте подведем итоги урока; т.е. проведем рефлексию. Для этого я подготовила несколько вопросов, прошу на них ответить устно.

Рефлексия

1. Было бы хорошо, если бы …

2. Урок мне понравился, но хотелось бы еще…

3. Меня особенно удивило и поразило то, что…

4. Что дал мне сегодняшний урок…

5. Было бы лучше если…

Приложения

Кейс «Модифицированный друг»

Один из сортов трансгенного картофеля «Ньюлиф», полученного компанией «Генетик», был закуплен для производства крахмала компанией «ММ». Полученный модифицированный крахмал был продан затем молочному комбинату «Белая крынка» для использования его в производстве новых йогуртов, однако в накладной умалчивалось о происхождении исходного материала.

Молочный комбинат в этот момент готовился к выпуску по современной технологии новой серии йогуртов «Летняя сказка». День презентации был уже назначен. Ожидалось, что в этот день комбинат посетят городские чиновники во главе с губернатором А. А. Сергиенко, иностранные гости и простые горожане, что будет способствовать формированию имиджа предприятия и продвижению новой продукции предприятия на внутреннем и внешних рынках, а также привлечению иностранных инвестиций. Поэтому проведение презентации являлось очень важным событием для предприятия.

За неделю до презентации один из рабочих «Белая крынка» Уваров Константин Николаевич предложил своему директору провести экспертизу йогурта «Летняя сказка», чтобы представить сертификат качества новой продукции. Так как у Уварова были личные связи с сотрудниками института питания РАМедН (там работали два его друга детства), он пообещал проведение оценки в наикратчайшие сроки. Директор с трепетом ждал результатов анализа. Конечно, как любому предпринимателю, ему не чужды были слова опасение, риск, сомнение, однако здесь он был уверен на 90% в успехе предстоящей кампании. Каково же было его удивление, когда он прочитал в заключении о качестве йогурта «Летняя сказка» о том, что в этом йогурте обнаружен генетически модифицированный крахмал (генетически модифицированный компонент составлял 1,1%).

Директор был хорошо осведомлен о современных достижениях генной инженерии, проблемах биобезопасности и имеющейся законодательной базе в данной области, но также он прекрасно понимал, что такие результаты анализа его новой продукции могут негативно повлиять на дальнейшее продвижение не только этого продукта, но и всей продукции предприятия, так как ученые до сих еще не пришли к единому мнению относительно влияния генетически модифицированных компонентов на организм человека, общественное мнение явно склоняется не в пользу их использования в продуктах питания.

Рабочий Уваров, несмотря на свои добрые отношения с учеными из Института питания, был некомпетентен в данном вопросе и искренне удивлялся озабоченности своего шефа. Заметив это, директор принял окончательное решение: он попросил сотрудников института питания через Константина Николаевича о сохранении конфиденциальности (оба сотрудника, будучи нравственными людьми, негативно отнеслись к такого рода просьбе, но из-за уважения к другу согласились), а что касается этикеток, то решил ничего не менять в описании состава йогуртов серии «Летняя сказка» и оставить все на прежних местах.

E-mail: || edu.of.ru/attach/17/7031.doc

Кейс разработан магистром 2 курса факультета биологии РГПУ им. А.И.Герцена Берестецкой С.О. в 2005 году под руководством к.п.н., доц. Даутовой О.Б.

Вопросы для кейса:

1. Какие проблемы просматриваются в данной ситуации?

2. Что является центральной проблемой данного кейса?

3. Какие рациональные методы вы можете предложить по решению данной проблемы?

Опережающее домашнее задание

Кейс – это учебный материал, в котором словесно в письменной форме или техническими средствами обучения представлена ситуация, содержащая личные, социальные, экономические или политические проблемы.

Кейс (от английского case) – многозначное понятие, которое в данном контексте трактуется как случай, казус и т.д.

Под ситуацией (кейсом) понимается письменное описание какой-либо конкретной реальной ситуации. Обучающихся просят проанализировать ситуацию, разобраться в сути проблем, предложить возможные варианты решения и выбрать лучший из них.

Метод «кейс - стади» впервые был применен в Гарвардском университете в 1924 году, и до сих пор Гарвард является флагманом «кейс - индустрии» всего мира - его преподаватели пишут в год по 600 высококачественных кейсов.

Кейс- технология объединяет теорию и сложную реальность в учетные задачи, которые обсуждаются и решаются преимущественно в небольших группах, причем теория не иллюстрируется примерами, а осваивается в ходе изучения и анализа примеров.

Метод анализа конкретной ситуации дает возможность действовать, не боясь негативных последствий возможных в реальной серьезной ситуации.

При изучении конкретной ситуации или анализе конкретного примера учащегося должен вжиться в определенные обстоятельства, понять ситуацию, оценить обстановку, определить, есть ли в ней проблема и в чем суть.

Информационный материал

Последние два десятилетия характеризуются выдающимися достижениями биотехнологий, в частности по конструированию трансгенных растений. Как и всякое новое достижение человечества, трансгенные растения привносят в нашу жизнь, как пользу, так и определенные опасения возможных негативных последствий для окружающей среды и здоровья человека.

Преимущества трансгенных растений:

1) Устойчивость к пестицидам, инсектицидам, вредителям, болезням – обеспечивает снижение потерь сельхозпродукции при выращивании, хранении и улучшении качества.

2) Создаются продукты с улучшенной или измененной пищевой ценностью, устойчивые к воздействию климатических факторов, имеющие улучшенные вкусовые качества.

Опасения ученых:

1. Наличие во многих генетически модифицированных продуктах (ГМП) генов устойчивости к антибиотикам. Считают, что эти гены могут передаваться в желудке человека эндогенной флоре, в том числе и патогенной, в результате чего она приобретает устойчивость к данному антибиотику. В настоящее время разрабатываются новые подходы, которые исключают применение маркерных генов устойчивости к антибиотикам на другие, безопасные для человека.

2. Возможность проявления у потребителей аллергических реакций, которые могут проявляться в виде сенной лихорадки, бронхиальной астмы, крапивницы и др. В настоящее время проводится предварительное выявление аллергических свойств организма — источника гена.

3. Источники генов часто являются микроорганизмами, а сам процесс осуществляется посредством патогенных бактерий, особенно агробактерий.

4) Сообщения о неблагоприятном воздействии трансгенных растений, содержащих ген инсектицидности от бацилл, на пищеварение животных, подавление иммунитета и другие расстройства.

5) ГМП недавно начали использовать в пищу, поэтому еще мало фактов об отдаленных последствиях потребления ГМП на здоровье детей, которое может проявиться через несколько лет.

6) Известный ученый сэр Пол Нерс считает, что "дефекты" ДНК могут стать одной из причин дискриминации общества, так как примерно через 20 лет появится возможность выяснить полный набор генов у каждого новорожденного. Это, конечно, «+», так как люди будут вести более здоровый образ жизни, но и « -«: при поступлении на работу предпочтительны будут люди без дефектов. В случае расшифровке генома в частном порядке, т. е. теми, кто может финансово это себе позволить, возникнет генетически низший класс.

В настоящее время изучением и испытанием генетически модифицированных (ГМ) растений занимаются сотни коммерческих фирм во всем мире с совокупным доходом более 100 млрд, долларов в год.

Одной из ведущих мировых компаний является компания «Монсанто» (США), образованная в 1901 году. С начала 80-х годов ученые компании работают над получением трансгенных растений (первые трансгенные растения были созданы в США, Германии и Бельгии в 1983 году). Одним из новых растений компании «Монсанто» является картофель «Нъюлиф», который не повреждается колорадским жуком. Трансгенный картофель разрешен для выращивания и применения в пищу в США, Канаде, Мексике, Японии, Румынии. Два сорта картофеля «Нъюлиф» проходят испытания в России для получения разрешения на выращивание в соответствии с требованиями российских законов.

Все пищевые продукты, впервые разрабатываемые и внедряемые в производство, а также впервые ввозимые на территорию России, подлежат государственной регистрации, ключевым этапом которой для ГМП является проведение комплексной санитарно-эпидемиологической экспертизы. Безопасность ГМП, поступающих на российский рынок, обеспечивают 4 научных центра: институт питания и институт вакцин и сывороток РАМедН, научный центр «Биоинженерия» РАН и Московский государственный институт прикладной биотехнологии. Контроль за пищевыми продуктами, поступившими на прилавки магазинов, осуществляет Госсанэпиднадзор.

Глоссарий

Агробактерии - почвенные бактерии, природные генные инженеры. Умеют встраивать свои гены в геном двудольных растений. Ученые "обманывают" бактерию, заменяя часть ее генов на те, которые хотят ввести в растение.

Бактерии широко распространены в природе и вырабатывают

кристаллы белкового токсина против насекомых.

Маркерный (селективный) ген - ген, благодаря которому отбирают трансформированные экспланты.

Трансгенные (генетически модифицированные) растения — растения с измененной наследственностью, вызванной включением в них геном чужеродных генов из любых организмов с помощью генно-инженерных методов.

Трансгенез (трансгеноз) - это целенаправленный перенос генов от одних организмов к другим. При конструировании трансгенных растений посредниками являются микроорганизмы, а также они могут быть, наряду с растениями и животными, донорами "полезных" генов.

Эксплант - кусочек ткани растения, культивируемого в стерильных условиях для последующей регенерации.

Биотехнологическими - производства продукции, основу получения которой составляют процессы, реализуемые различными микроорганизмами.

Генная инженерия – раздел молекулярной генетики, целенаправленно разрабатывающий создание жизненных форм новых комбинаций генетического материала, который способен размножаться в клетке – хозяина и синтезировать необходимые человеку продукты обмена веществ в форме различных химических соединений.

Клонирование генов - процесс получения новых генов и их размножение.

Литература

1. Инновационные педагогические технологии. Модульное пособие для преподавателей профессиональной школы/ Под ред. Е.В.Иванова, Л.И.Косовой, Т.Ю.Аветовой - СПб.: Изд-во ООО «Полиграф-С», 2004

2. Менеджмент в профессиональном образовании: методическое пособие для тьюторов. Под ред. Казаковой Е.И., Аветовой Т.Ю. - СПб: СЗАМП, 2007

3. Методические материалы по курсу «Метод кейс-стади». Составитель О.Н. Калачикова ГОУ ВПО Томский Государственный университет

1. Общая биология. Учебное пособие/Под ред. Пасечника А.Н. – Москва. Издательство «Дрофа», 2006

1. Общая биология с основами экологии и природооранной деятельности. Учебное пособие/Под ред. Тупикина Е.И. – Москва. Издательский центр «Академия», 2007

Интернет – ресурсы

http://edu.of.ru/attach/17/7031.doc

www.1september.ru

Проект урока

1. Предметная карта:

Курс – второй

Образовательная область- Естествознание

Предмет – Биология

Тема – Характеристика биотехнологических производств и их влияния на природную окружающую среду.

1. Ценностно-смысловые ориентиры проектируемого процесса:

Ведущие идеи урока:

• биологическое содержание темы – средство, материал для развития учащихся

ответственность учащихся за выбор – темы, логики освоения изучаемого материала и т. д.

• максимальный анализ действий на уроке

• ритмичная деятельность без утомления

Актуальные потребности развития ребенка, на удовлетворение которых направлен урок:

• быть успешным

• работать на себя

• общаться

• ощущать комфортность

• не бояться совершения ошибок

Факты из опыта учащихся, которые обеспечивают успешность их деятельности на уроке:

• работа с дополнительной литературой на уроке с целью выяснения содержания темы и видов деятельности при её освоении

• работа по алгоритму

• краткие ответы на вопросы, обращенные к ассоциативному мышлению (неправильных ответов нет и быть не может)

• наблюдение и самонаблюдение

• возможность корректировать свой ответ, используя тетрадь, книгу или помощь друга

• опыт работы с учебниками и дополнительной литературой

• работа по плану

• работа с терминами и понятиями

1. Технологическое обеспечение процесса преподавания:

Цель урока: изучение сущности биотехнологических производств и их влияние на экологию.

Задачи урока:

1. подвести учащихся к пониманию сущности и ценности биотехнологических производств, познакомить с понятием “кейс”

2. развить умения систематизировать свои знания, принимать самостоятельные решения выдвигать собственные идеи.

3. сформировать мировоззрение учащихся, воспитать экологическую культуру, толерантность в восприятии качеств и черт характера окружающих.

Предполагаемые результаты:

• чтение заданных текстов (учебника, словаря, дополнительной литературы)

• ЗУНы (знания, умения, навыки)

• выделять при чтении необходимую информацию

• сравнивать процессы и явления

• формулировать логические выводы

• формулировать термины и понятия

• опыт творческих действий

• опыт отношения (к себе, к своим возможностям, к жизни и к предмету биологии)

• все взаимосвязано, взаимозависимо и познаваемо

• «Я успешен, я многое могу»

Тип урока: урок изучения нового материала.

Вид урока: лекция с элементами беседы.

Ключевые компетенции, формируемые на уроке:

- толерантное восприятие качеств и черт характера окружающих.

- зрительное, слуховое и кинетическое восприятие

- наблюдательность, внимательность

- коммуникабельность

-предвидение и прогнозирование нестандартных ситуаций

-творческий характер мышления

Основные профессиональные позиции преподавателя на уроке: собеседник, консультант, режиссер, координатор, «настройщик», «спасатель», равноправный участник взаимодействия.