Методические рекомендации "Использование кейс-технологии на учебных занятиях"

Кейс

Тема: Наследственность и изменчивость - свойства организмов.

Цель: обобщить и систематизировать знания обучающихся об основных генетических понятиях при помощи кейс-технологии.

Задачи:

образовательная: закрепить знания обучающихся об основных понятиях генетики и методах решения генетических задач;

развивающая: продолжить развивать интерес обучающихся к изучению генетики;

воспитательная: развитие понимания усложнения всего от простого к сложному.

Оборудование: персональный компьютер, интерактивная доска, мультимедийная установка.

1. Сюжетная часть. Существует устойчивое мнение, что Жак Давиель, то ли 2, то ли 8 апреля, то ли 1745, то ли 1747 г. (вероятнее всего, 8 апреля 1747 г.) произвел якобы первую операцию экстракции катаракты. Он сделал ее провансальскому монаху-отшельнику в Марселе с хорошим результатом. К ней он пришел случайно: при не сдавливании одной катаракты передняя камера глаза наполнилась кровью, и он сделал прокол роговицы, чтобы выпустить ее. Вместе с кровью выделилось несколько кусочков хрусталика. Этот случай и навел его на мысль вывести при помощи разреза роговицы весь хрусталик из глаз.

Некоторые формы катаракты и глухонемоты у человека передаются как рецессивные несцепленные признаки.

2. Методическая часть.

Вопросы к аудитории:

1. Что такое наследственность?

2. Дайте определение понятию «изменчивость».

3. Какова вероятность рождения детей с двумя аномалиями в семье, где оба родителя гетерозиготны по двум признакам?

4. Какова вероятность рождения детей с двумя аномалиями в семье, где один из родителей страдает катарактой и глухонемотой, а второй супруг гетерозиготен по этим признакам?

3. Информационная часть.

(http://wiki.iro23.info/images/0/08/Interactive_poster._Basic_terms_and_concepts_of_genetics23.pdf - Интерактивный плакат «Наследственность и изменчивость организмов»)

(https://infourok.ru/elektronniy-obrazovatelniy-resurs-interaktivniy-glossariy-po-teme-nasledstvennost-i-izmenchivost-2518571.html - Глоссарий)

Катаракта - физиологическое состояние, связанное с помутнением хрусталика глаза и вызывающее различные степени расстройства зрения вплоть до полной его утраты.

Глухонемота - врождённая или наступившая в раннем детстве глухота, сопровождающаяся отсутствием речи из-за нарушений голосового аппарата.

Особенности рецессивного наследования:

1. Признак проявляется только у рецессивных гомозиготных особей, при генотипе (аа).

2. Возможно явление носительства, когда ген (а) в геноме есть, а признак фенотипически никак не проявляется. Это возможно у гетерозиготных форм, имеющих, наряду с рецессивных геном, на второй хромосоме ген доминантный (Аа).

3. Ген может передаваться через поколения, «от дедов к внукам». Ген может передаваться через много поколений в виде носительства, а потом проявится неожиданно у очередного потомка.

Рецессивный вариант наследования

Оценивание данного кейса осуществляется по системе onlainе-тестирования, то есть обучающимся предлагается пройти тест по теме «Наследственность и изменчивость организмов» для проверки усвоенного материала. По итогам прохождения тестирования выставляется оценка.

Материалы данного теста можно найти на сайте (https://www.kursoteka.ru/course/3929/lesson/13188/unit/32061 - онлайн тестирование по теме «Наследственность и изменчивость организмов»).

Проанализировав, выше сказанное можно сделать вывод о том, что применение кейс-метода в системе обучения является неотъемлемой и эффективной частью образовательного процесса.

Литература:

1. Барнс Л. Б. Преподавание и метод конкретных ситуаций. - М.: Гардарики, 2000.

2. Гладких И. В. Методические рекомендации по разработке учебных кейсов. Вестник Санкт-Петербургского университета. Серия: Менеджмент. - 2005. - № 2. - С. 169-194.

3. Мухина С. А. Современные инновационные технологии обучения. - М.: ГЭОТАР - Медиа, 2008.

Тема урока: Аминокислоты. Белки

Тип урока: урок изучения нового материала

Цели:

Образовательная: формирование знаний обучающихся о строении, свойствах и биологическом значении аминокислот, о белках, их аминокислотном составе, структуре, свойствах, явлении денатурации, качественных реакциях на белки.

Развивающая: развитие любознательности и интереса к самостоятельной исследовательской деятельности.

Воспитательная: формирование навыков поведения в коллективном и индивидуальном учебном труде, грамотного обращения с химическими веществами, осознанного отношения к своему здоровью.

Деятельностная: формирование у обучающихся умений составлять формулы полипептидов, обосновывать амфотерность аминокислот, проводить качественные реакции на белки, применять эти умения в нестандартных ситуациях.

Содержательная: амфотерность, аминогруппа, карбоксильная группа, пептидная связь, реакции поликонденсации, структуры белка, гидролиз, денатурация, горение, ксантопротеиновая и биуретовая реакции.

Задачи:

1. Вспомнить из курса биологии значение белков в живом организме, изучить общий план строения аминокислот, механизм образования пептидной связи; продолжить формирование умений составлять формулы органических соединений (предметный результат). 2. Продолжить развивать умения: анализировать объекты с выделением существенных и несущественных признаков, осуществлять классификацию явлений, выявлять причинно-следственные связи, работать в парах, группах (метапредметный результат). 3. Сформировать умения управлять своей учебной деятельностью, помочь в подготовке к осознанию выбора дальнейшей образовательной траектории (личностный результат).

Методы и методические приемы: проблемный, эвристический, наглядный, работа с кейсами, беседа, групповая и парная работа, проведение лабораторных опытов.

Межпредметные связи: биология.

Профессиональная направленность: использование цветных реакций белков в различных отраслях деятельности человека.

Оборудование и реактивы: ноутбук с выходом в интернет, мультимедийный проектор; пробирки, штатив, химический стакан, держатель пробирок, глицин, соляная кислота, гидроксид натрия, фенолфталеин, метилоранж, предметные стекла, белок куриного яйца, вода, перо, шерстяные нити, раствор белка, сульфат меди, гидроксид натрия, концентрированная азотная кислота, спиртовка, лакмусовая бумага, спирт, химические формулы 4-х аминокислот с цветным изображением разных радикалов, рисунки «Структуры белка», карточки с заданиями.

Ход учебного занятия

I. Организационный момент

Проверка готовности к учебному занятию, создание положительного эмоционального настроя у обучающихся на предстоящую учебную деятельность.

II. Подготовка обучающихся к активному и сознательному усвоению нового материала

Мотивация учебной деятельности

Для раскрытия темы учебного занятия преподаватель предлагает определить вещества по описанию и организует работу обучающихся с кейсом №1.

Кейс №1. В организме человека их около 5 миллионов; в животной клетке в 2 раза больше, чем в растительной. Это органические вещества. В виде клейковины были выделены в 1728 году итальянцем Якопо Бартоломео Беккари из пшеничной муки. Составляют 50% сухой массы клетки. Многофункциональны. Бытует мнение, что недостаток их в организме приводит к общему ослаблению, у детей – к замедлению умственного и физического развития. По составу эти вещества делятся на две группы: простые и сложные. Латинское название простых Protos, что в переводе обозначает первый.

Содержание их в организме человека, (в % к сухой массе)

1. О каких веществах идет речь?

2. Почему при их недостатке происходит замедление умственного и физического развития?

3. Почему мясной суп полезней для растущего организма, чем овощной?

Обучающиеся внимательно изучают материал кейса и отвечают на вопросы.

Актуализация знаний

Преподаватель предлагает обучающимся использовать ранее полученные знания, опыт повседневной жизни для ответа на следующие вопросы:

• Что такое полимеры, мономеры? Какие природные полимеры вы знаете?

• Что такое радикал?

• О чем свидетельствует образование «хлопьев» или помутнение бульона во время варки мяса?

• Почему происходит уменьшение веса мяса и рыбы после их тепловой обработки?

• Почему врачи рекомендуют «сбивать» температуру у больного, если она превышает 38⁰С?

Обучающиеся отвечают на вопросы.

III. Сообщение темы, постановка цели и задач учебного занятия

Преподаватель напоминает обучающимся, что в Библии сказано: «Вначале было Слово» и говорит, что современная книга о происхождении жизни по аналогии могла бы начинаться фразой «Вначале был белок».

«Жизнь, есть способ существования белковых тел» - знакомое выражение Ф. Энгельса. Вы понимаете, что речь пойдет о белках. Как вы считаете, какова цель нашего учебного занятия?

Обучающиеся отвечают на вопрос.

IV. Усвоение новых знаний и способов действий

1. Аминокислоты как амфотерные органические соединения. Биологическое значение аминокислот.

Преподаватель организует работу по выполнению кейса №2.

Кейс №2. Еще к началу XIX века было установлено, что все белковые молекулы имеют большую молекулярную массу и состоят из атомов углерода, водорода, кислорода, азота, и серы. Несмотря на различие в строении и функциях белковых веществ, их элементарный состав примерно одинаков. Состав белков (% на сухую массу):

На доске представлено несколько формул аминокислот. Внимательно посмотрите на химические формулы аминокислот, запишите их, назовите сходство и отличие в формулах. Ответьте на вопрос: как должна выглядеть общая формула аминокислот?

Обучающиеся изучают материал кейса. Записывают в тетрадях формулы аминокислот, выдвигают предположение об общей формуле. Называют элементы и функциональные группы в составе молекул аминокислот, выявляют сходство и отличие в молекулах разных аминокислот.

Преподаватель вместе с обучающимися выводит общую формулу аминокислот, работая с цветными формулами. Акцентирует внимание на амфотерности аминокислот. Подводит обучающихся к самостоятельной формулировке определения понятия «аминокислота». Раскрывает физиологическую роль аминокислот.

2. Физические и химические свойства аминокислот (на примере глицина). Пептиды. Синтез пептидов.

Преподаватель описывает физические свойства аминокислот.

Химические свойства аминокислот обучающиеся рассматривают, работая в группах. Необходимо провести опыты и объяснить их протекание, записать химические уравнения на доске и в тетрадях, сделать вывод об амфотерности аминокислот.

Далее преподаватель рассказывает об особенностях реакций поликонденсации, раскрывает механизм образования пептидной связи, делает вывод о том, что белки имеют сложное строение, являются макромолекулами, полипептидами.

Обучающиеся слушают преподавателя, составляют схему образования пептидной связи, полипептидов.

3. Белки как природные высокомолекулярные соединения (полимеры). Структуры белков.

Преподаватель проводит фронтальную беседу, в ходе которой обучающиеся из курса биологии вспоминают особенности первичной, вторичной, третичной и четвертичной структур белка, демонстрируют рисунки и приводят примеры.

4. Химические свойства белков.

Преподаватель раскрывает сущность процесса гидролиза белков, задает обучающимся вопрос: какое значение для нашего организма имеет этот процесс и где он происходит?

Обучающиеся записывают определение понятия «гидролиз», уравнение химической реакции, отвечают на вопрос.

Преподаватель демонстрирует свертывание раствора белка куриного яйца при нагревании, а также свертывание молочного белка при добавлении раствора уксусной кислоты.

Обучающиеся отмечают неустойчивость растворов белков в различных условиях и вспоминают, что происходит денатурация белка.

Преподаватель помещает перо и несколько шерстяных нитей в пламя и просит обучающихся описать запах горящей шерсти и пера, сделать вывод: белки горят с образованием азота, углекислого газа и воды, отмечает, что с помощью этой реакции можно определить присутствие белка.

Преподаватель рассказывает о методах распознавания белков и выполняет цветные реакции.

А) Биуретовая реакция. Под действием свежеосажденного гидроксида меди белок окрашивается в красно-фиолетовый цвет. Преподаватель добавляет в пробирку 2 мл раствора белка и 2 мл раствора гидроксида натрия, затем - 2 мл раствора сульфата меди. Перемешивает содержимое пробирки, обучающиеся наблюдают окрашивание раствора.

Б) Ксантопротеиновая реакция. При действии на белки концентрированной азотной кислоты образуется ярко-желтое окрашивание. Преподаватель добавляет в пробирку несколько мл белка и несколько капель концентрированной азотной кислоты._. Осторожно нагревает пробирку. Обучающиеся наблюдают образование осадка.

Подводит обучающихся к выводу о том, что это качественные реакции на белок. Предлагает обсудить вопрос: в каких отраслях деятельности человека могут использоваться данные реакции?

Обучающийся выступает с опережающим сообщением «Использование цветных реакций белков в деятельности человека».

Цветные реакции на белок являются одним из самых распространенных и удобных методов для определения присутствия или концентрации белка в образце. Эти реакции основаны на взаимодействии между белком и специальными химическими реагентами, которые приводят к образованию видимых изменений в цвете.

Ксантопротеиновая реакция может использоваться в медицинской диагностике для определения содержания белков в крови, моче или других биологических жидкостях, а также в биохимических исследованиях для анализа белковых соединений.

Биуретовый тест используется:

• В клинической химии для измерения концентрации белков в образцах крови и мочи. Это может предоставить информацию о здоровье человека и животных, такую ​​как функция почек и воспаление.

• В медицине для диагностики различных заболеваний. Некоторые болезни и патологические состояния сопровождаются изменениями в содержании определенных белков в организме. Путем проведения цветных реакций на эти белки можно определить наличие или отсутствие заболевания, а также его степень развития.

• В пищевой промышленности для измерения содержания белка в пищевых продуктах. Это может быть использовано для проверки пищевой ценности продукта и обеспечения его соответствия нормативным стандартам.

• В сельском хозяйстве для измерения содержания белка в кормах для животных. Это может быть использовано для обеспечения сбалансированности корма по питательным веществам и его соответствия нормативным стандартам.

• В биотехнологии для измерения концентрации белка в образце культуры.

• В исследованиях для измерения концентрации белков в таких образцах, как растительные экстракты, ткани и жидкости животных, а также рекомбинантные белки.

• Для обнаружения белков в пробах окружающей среды, таких как вода, почва и воздух.

• Для обнаружения белков в образцах при разработке лекарств, таких как очищенные белки, сыворотка, моча и другие биологические жидкости.

• В фармацевтике, косметике для проверки качества их продукции.

Таким образом, использование цветных реакций на белок является мощным инструментом научных исследований, а также практическим методом для контроля и диагностики в различных областях.

Преподаватель организует деятельность обучающихся по выполнению эксперимента «Действие этилового спирта на белок».

Кейс №3. Алкоголь - это своеобразный наркотик, его употребление парализует многие важные функции человеческого мозга, прежде всего функцию торможения, регуляции поступков людей. В состоянии опьянения человек в значительной мере теряет способность к самоконтролю, самообладанию и в результате нередко совершает антиобщественные поступки, становится жертвой несчастных случаев. Употребление алкоголя приводит к нарушению процесса формирования личности, к ее деградации.

Выполните практическое задание: к раствору белка добавьте этиловый спирт. Что происходит с белком?

Ответьте на вопрос: как связать вред алкоголя с данным лабораторным опытом?

Запомните эту реакцию на всю жизнь, то же самое происходит в организме человека, если он регулярно употребляет спиртные напитки.

V. Закрепление нового материала

Кейс №4. Сергей интересовался рациональным питанием и в связи с этим использовал интернет ресурсы. Одна из статей называлась «О значимости элементов…». Сергей прочитал, что в некоторых африканских племенах дети имеют нормальное развитие до того времени, пока получают грудное молоко. С переходом питания на рацион взрослых, начинают отставать в росте и развитии от сверстников из экономически развитых стран. ФАО (FAO – продовольственная агроэкономическая организация) при ООН видит проблему в недостатке белкового питания. При этом у детей развиваются признаки дистрофии (недостаточное развитие мышечной массы) и рахита (искривление костей). Помогите Сергею разобраться.

Выполните задания:

1. Познакомьтесь с содержанием дополнительной информации.

Исследованиями ФАО/ВОЗ установлено, что из 6 млрд. человек, живущих на Земле, 50% страдает от недостатка белка. В среднем на одного жителя Земли приходится всего 60 г белка в сутки. По данным доклада, не менее 17 миллионов детей в возрасте до 5 лет в 55 проанализированных странах в 2019 году испытывали острый дефицит продовольствия. При этом у детей развиваются признаки дистрофии (недостаточное развитие мышечной массы) и рахита (искривление костей). Внешнее обследование состояния детей позволяет оказывать целевую помощь.

2. Запишите ответ на вопрос: какой элемент поступает в организм человека и животных преимущественно с белками? Каково его значение в организме?

3. Какое отклонение возникает при белковом голодании? Выберите один ответ и обоснуйте его: А – рахит Б - мышечная дистрофия

Ответ на задание №2. Азот. Белки - источник элемента азота. Он важен для синтеза собственных аминокислот и белков. Балл - 1

Ответ на задание №3. Б (мышечная дистрофия при белковом голодании). Балл - 2

Преподаватель предлагает обучающимся ответить на вопросы, связанные с жизнью и изученной темой:

1. В древнем Китае существовал такой обычай: приговоренного к смертной казни человека помещали в тюрьму и давали ему только вареное мясо и воду. Через 2-3 недели человек умирал. В чем вы видите причину смерти?

2. Почему ферменты теряют свою активность при повышении уровня радиации?

3. Почему человек без опасных последствий употребляет в пищу белки в виде мяса, рыбы, яиц, а вводить белки сразу в кровь для питания больных ни в коем случае нельзя?

4. Может ли человек питаться только жирами, исключив из рациона белковую пищу?

VI. Рефлексия

Преподаватель предлагает обучающимся провести рефлексию свой деятельности на учебном занятии, используя метод пяти пальцев.

М - мыслительный процесс. Какие знания, опыт я сегодня получил?

Б - близость цели. Что я сегодня делал и чего достиг?

С - состояние духа. Каким было сегодня преобладающее настроение?

У - услуга, помощь. Чем я сегодня помог, чем порадовал или чему поспособствовал?

Б - бодрость, физическая форма. Каким было моё физическое состояние сегодня? Что я сделал для своего здоровья?

VII. Домашнее задание

Ответить на вопросы:

1. Почему свежие пятна крови на одежде нельзя отстирывать в горячей воде?

2. Почему при массовом выпадении и хрупкости волос врачи-косметологи прописывают принимать серосодержащие препараты?

3. Почему при применении препаратов для химической завивки особенно тщательно рекомендуют защищать ногти, в то время как этот состав довольно длительное время взаимодействует с кожей головы, не причиняя особого вреда?

4. Почему молоко сворачивается естественным образом при долгом хранении в теплом месте?

5. Почему в инструкции к стиральным порошкам с биологически активными добавками пишут, что эти средства не рекомендуется применять для стирки изделий их натуральной шерсти?

Инструкция для оценивания заданий кейсов