Интегрированный урок по биологии и информатике "Модификационная изменчивость"

Цель урока:

формирование знания о модификационной изменчивости, о причинах ее появления; статистических закономерностях модификационной (ненаследственной) изменчивости.

Задачи урока:

установить статистические закономерности модификационной изменчивости;

научиться строить вариационный ряд и вариационную кривую;

научиться строить вариационную кривую, применяя информационные технологии;

повторить основные приёмы работы с Мастером диаграмм MS Excel.

Тип урока: комбинированный.

Методы обучения: словесный, практический.

Оборудование: компьютер, листья лаврового листа, линейка, ручка, резинка.

Место проведения: кабинет информатики.

Оформление доски: портрет Ч. Дарвина, портрет И.В. Мичурина, фотография коллекции изменчивости цвета бабочек, величины насекомых, размеры фасоли.

Демонстрация: примеры модификационной изменчивости.

План урока:

Повторение пройденного материала.

Практикум.

Лабораторная работа “ Изучение изменчивости растений и животных, построение вариационного ряда и кривой”.

Закрепление знаний.

Практическая работа №1.

Практическая работа №2.

Итог урока.

"Когда мы сравниваем между собой … разновидности… наиболее древних наших домашних животных или культурных растений, - нас прежде всего поражает то обстоятельство, что они различаются между собой более, чем представители одного и того же вида в естественном состоянии"

Ч. ДАРВИН.

Ход урока.

Повторение пройденного материала.

Деятельность учителя:

Учитель биологии: Начнем урок с небольшого повторения.

Дайте определение генетики как науки. 

Что такое наследственность?

Что такое фенотип? 

Что такое генотип? 

Что такое изменчивость?

Какие же факторы среды и как могут изменить признак организма?

Обратите внимание на взаимоотношения между генотипом, фенотипом и средой.

Вот посмотрите, у меня в руках фотопленка и несколько фотографий с одного и того же кадра, но они все имеют разное изображение. Если сравнить генотип с пленкой фотоаппарата, на которой запечатлены наследственные задатки организма, а фенотип – с отпечатанной фотографией, то станет ясно, что четкость её изображения, контрастность, возможность рассмотреть отдельные детали в значительной степени будут зависеть от качества реактивов при проявлении и печатании, длительности освещения и т.д., то есть той среды, в которой протекает весь процесс воспроизведения изображения на фотобумаге.

Изобразите на схеме последовательность взаимодействия между генотипом, фенотипом и средой.

Вспомните определение модификационной изменчивости.

Какими свойствами обладают модификации?

Деятельность учащихся:

Генетика – наука, изучающая закономерности наследственности и изменчивости. Датой рождения генетики считается 1990 г., когда были заново открыты закономерности наследования признаков, уже установленные в 1865 чешским натуралистом Грегором Менделем (1822-1884).

Свойство организмов передавать наследственные признаки из поколения в поколение.

Совокупность признаков и свойств организма, которые формируются в процессе взаимодействия генотипа с окружающей средой.

Совокупность всех генов одного организма, каждый организм рождается на свет с готовым, полученным от родителей набором генов.

Процесс, отражающий взаимосвязь организма с внешней средой. Различают изменчивость генотипическую (наследственную) и модификационную (ненаследственную).

Внешняя среда рядом факторов (влажность, освещенность, температура, солевой состав почвы, пища и др.) влияет на организмы, вызывая в них ответную реакцию, которая может проявляться в изменении их внешних и внутренних признаков. Таким образом, организм обладает не только свойством передавать из поколения в поколение определенные признаки (наследственность), но и свойством изменчивости.

Изменчивость противоположна наследственности

Ген (генотип) - белок (фермент) - признак (фенотип)             

Гены влияют на образование белков (ферментов), которые влияют на качественные и количественные признаки организма. Всё это связано с условиями окружающей среды. Таким образом, фенотип есть результат взаимодействия генотипа и среды.

Модификационная изменчивость - способность организмов изменять фенотип под влиянием условий окружающей среды. Она не связана с изменениями генотипа и в последующих поколениях не передается по наследству.

Изменения носят групповой характер, соответствуют действиям определённого фактора среды, не наследуются, пределы изменчивости обуславливаются изменчивостью генотипа.

Для изучения изменчивости растений и животных выполним лабораторную работу: “Изучение изменчивости растений и животных, построение вариационного ряда и кривой”.

Ход работы.

Цель работы: познакомить учащихся со статистическими закономерностями модификационной изменчивости, выработать умение строить вариационный ряд и график изменчивости изучаемого признака.

Инструктивная карточка:

Расположите листья одного растения (лаврового дерева) в порядке нарастания их длины.

Измерьте длину листьев, полученные данные запишите в таблицу. Подсчитайте число листьев, имеющих одинаковую длину, внесите данные в таблицу, в которой по горизонтали сначала расположит ряд чисел, отображающих последовательное изменение признака (длина листа лаврового дерева), ниже – частоту встречаемости каждого признака. Определите, какие признаки встречаются часто, какие – редко.

Определите среднюю величину выраженности признака по формуле , где М – средняя величина, V – варианта, P – частота встречаемости вариант, n – общее число вариант вариационного ряда.

Построение вариационной кривой

Сделайте вывод о том, какая закономерность модификационной изменчивости вами обнаружена.

Вывод. Нормой реакции называются те пределы, в которых возможно изменение признаков у данного генотипа. Во всех случаях наследуется не сам фенотип, а способность к его проявлению.

Закрепление знаний. Обработка статистических данных на компьютере в программе MS Excel.

Учитель информатики: Как вы знаете, электронные таблицы позволяют обрабатывать большие массивы числовых данных, например, результаты экспериментов, статистические данные и так далее. Их применение значительно снижает возможность ошибок при выполнении однотипных расчетов и позволяет человеку сосредоточить свое внимание на творческом процессе. Кроме этого электронные таблицы позволяют визуализировать данные в виде диаграммы или графика. Графики и диаграммы наглядно отображают зависимости между данными, что облегчает восприятие и помогает при анализе и сравнении данных.

Диаграммы могут быть различных типов и соответственно представлять данные в различной форме. Для каждого набора данных важно правильно подобрать тип создаваемой диаграммы. Например, линейчатые диаграммы используются для наглядного сравнения различных величин. Для отображения величин частей от целого - круговая диаграмма. Для отображения изменения величин в зависимости от времени и построения графиков функций - диаграмма типа “график”.

Рассмотрим следующие биологические задачи.

Учитель биологии: 

Задание №1. Вычислите среднюю величину (М) и постройте вариационную кривую изменчивости числа краевых (язычковых) цветков в соцветии хризантемы по данным, приведённым в таблице.

Изменчивость числа краевых (язычковых) цветков в соцветии хризантемы.

Весь материал - в документе.

Интегрированный урок (биология + информатика).

Тема: "Модификационная изменчивость.

Статистические закономерности модификационной изменчивости"

Цель урока: формирование знания о модификационной изменчивости, о причинах ее появления; статистических закономерностях модификационной (ненаследственной) изменчивости.

Задачи урока:

• установить статистические закономерности модификационной изменчивости;

• научиться строить вариационный ряд и вариационную кривую;

• научиться строить вариационную кривую, применяя информационные технологии;

• повторить основные приёмы работы с Мастером диаграмм MS Excel.

Тип урока: комбинированный.

Методы обучения: словесный, практический.

Оборудование: компьютер, листья лаврового листа, линейка, ручка, резинка.

Место проведения: кабинет информатики.

Оформление доски: портрет Ч. Дарвина, портрет И.В. Мичурина, фотография коллекции изменчивости цвета бабочек, величины насекомых, размеры фасоли.

Демонстрация: примеры модификационной изменчивости.

План урока:

1. Повторение пройденного материала.

2. Практикум.

1. Лабораторная работа “ Изучение изменчивости растений и животных, построение вариационного ряда и кривой”.

1. Закрепление знаний.

1. Практическая работа №1.

2. Практическая работа №2.

1. Итог урока.

"Когда мы сравниваем между собой … разновидности… наиболее древних наших домашних животных или культурных растений, - нас прежде всего поражает то обстоятельство, что они различаются между собой более, чем представители одного и того же вида в естественном состоянии"

Ч. ДАРВИН.

Ход урока.

1. Повторение пройденного материала.

Для изучения изменчивости растений и животных выполним лабораторную работу: “Изучение изменчивости растений и животных, построение вариационного ряда и кривой”.

Ход работы.

Цель работы: познакомить учащихся со статистическими закономерностями модификационной изменчивости, выработать умение строить вариационный ряд и график изменчивости изучаемого признака.

Инструктивная карточка:

1. Расположите листья одного растения (лаврового дерева) в порядке нарастания их длины.

2. Измерьте длину листьев, полученные данные запишите в таблицу. Подсчитайте число листьев, имеющих одинаковую длину, внесите данные в таблицу, в которой по горизонтали сначала расположит ряд чисел, отображающих последовательное изменение признака (длина листа лаврового дерева), ниже – частоту встречаемости каждого признака. Определите, какие признаки встречаются часто, какие – редко.

1. Постройте вариационную кривую, которая представляет собой графическое выражение изменчивости признака;

2. Определите среднюю величину выраженности признака по формуле , где М – средняя величина, V – варианта, P – частота встречаемости вариант, n – общее число вариант вариационного ряда.

Построение вариационной кривой

1. Сделайте вывод о том, какая закономерность модификационной изменчивости вами обнаружена.

Вывод. Нормой реакции называются те пределы, в которых возможно изменение признаков у данного генотипа. Во всех случаях наследуется не сам фенотип, а способность к его проявлению.

1. Закрепление знаний. Обработка статистических данных на компьютере в программе MS Excel.

Учитель информатики: Как вы знаете, электронные таблицы позволяют обрабатывать большие массивы числовых данных, например, результаты экспериментов, статистические данные и так далее. Их применение значительно снижает возможность ошибок при выполнении однотипных расчетов и позволяет человеку сосредоточить свое внимание на творческом процессе. Кроме этого электронные таблицы позволяют визуализировать данные в виде диаграммы или графика. Графики и диаграммы наглядно отображают зависимости между данными, что облегчает восприятие и помогает при анализе и сравнении данных.

Диаграммы могут быть различных типов и соответственно представлять данные в различной форме. Для каждого набора данных важно правильно подобрать тип создаваемой диаграммы. Например, линейчатые диаграммы используются для наглядного сравнения различных величин. Для отображения величин частей от целого - круговая диаграмма. Для отображения изменения величин в зависимости от времени и построения графиков функций - диаграмма типа “график”.

Рассмотрим следующие биологические задачи.

Учитель биологии: 

Задание №1. Вычислите среднюю величину (М) и постройте вариационную кривую изменчивости числа краевых (язычковых) цветков в соцветии хризантемы по данным, приведённым в таблице.

Изменчивость числа краевых (язычковых) цветков в соцветии хризантемы.

Учитель информатики: На предыдущих уроках мы с вами научились вводить данные в ячейки электронных таблиц, применять простейшие формулы для вычислений. Повторим основные приёмы работы с Мастером диаграмм MS Excel, построив вариационную кривую для данной задачи.

Откройте файл “Хризантема 1”. Выполните следующие действия:

• выделите в таблице диапазон ячеек, содержащих данные: B3:P4;

• выполните команду Вставка  Диаграмма .

Далее в среде Мастера диаграмм выполните 4 шага.

1. На первом шаге необходимо выбрать тип диаграммы. Для нашей задачи наиболее подходит точечная диаграмма (визуально отображает табличную зависимость). На закладке Стандартные выбрать тип Точечная, вид – Точечная диаграмма со значениями, соединёнными сглаживающими линиями. Щёлкнуть по кнопке Далее.

2. На этом шаге мы увидим, как будет выглядеть наша диаграмма. Справа от диаграммы появляется Легенда, которая содержит необходимые пояснения к диаграмме. Окно Диапазон: указывается диапазон адресов ячеек, содержащих данные для диаграммы (этот диапазон можно при необходимости изменять). Порядок выбора – в строках. Щёлкнуть по кнопке Далее.

3. Теперь можно уточнить детали отображения диаграммы, изменить формат диаграммы и легенды (размеры, шрифт, цвета, подписи и так далее). На закладке Заголовки укажите заголовок диаграммы: Изменчивость числа краевых (язычковых) цветков в соцветии хризантемы, подписи к осям (ось Х - Число краевых цветков в одном соцветии(V), ось Y - Число таких соцветий (Р), на закладке Легенда место расположения легенды. Щёлкнуть по кнопке Далее.

4. Определяем, где поместим диаграмму: на отдельном листе или на том же листе, что и таблица. Щёлкнуть по кнопке Готово.

Можете полюбоваться построенной вариационной кривой.

Учитель биологии: Прочитайте ещё раз задачу. Что нужно найти? Совершенно верно, используя данные вариационного ряда определить среднюю величину признака. Для этого численное выражение признака для каждой варианты умножают на число вариант. Все эти произведения складывают и затем делят на общее число вариант. Это может быть выражено следующей формулой: , где М – средняя величина, V – варианта, P – частота встречаемости вариант, n – общее число вариант вариационного ряда.

Учитель информатики: Выполните следующие действия:

• В ячейку А5 занесите текст Число краевых цветков в соцветиях,

• в ячейке В5 напишите формулу для вычисления: =В3*В4;

• за маркер заполнения скопируйте её до Р5.

• В ячейке Q2 напишите Всего,

• используя автосуммирование, вычислите “Всего” в ячейке Q4 и в ячейке Q5.

• В ячейку R2 внесите текст Средняя величина изменчивости числа краевых цветков в соцветии (М). (Совет: для того чтобы в одной ячейке осуществлять ввод в две или более строки, необходимо при вводе в месте переноса нажимать комбинацию клавиш: левый +);

• введите формулу в ячейку R5 для вычисления искомой средней величины: = Q5/ Q4.

Итак, задача решена.

Задание №2.

В четырех параллельных восьмых классах измерили рост 83 учащихся. Результаты следующие:

Таблица 1.

Задание: используя алгоритм решения предыдущей задачи, самостоятельно выполните задание № 2:

а) постройте вариационную кривую роста учащихся;

б) определите среднюю величину ряда (М);

в) объясните, какое практическое значение имеет изучение изменчивости роста людей.

Подведение итогов урока. Выставление оценок. Рефлексия.