Роль микроскопа в изучении клеточной структуры растений

Роль микроскопа в изучении клеточной структуры растений

 

Автор: Фадеева Елена Владимировна, ГБОУ СОШ № 309 Центрального района СПб

 

Методическая разработка

исследовательской лабораторной работы

«Изучение строения растительной, животной и грибной клеток под микроскопом»

 

Задачи и ожидаемые результаты

Предметные:

—          закрепление и развитие представлений учащихся о строении животной, растительной, грибной клетки, их отличительных особенностях, строении и функциях органоидов;   

—          совершенствование умений учащихся работать со световым микроскопом, готовить и рассматривать временные микропрепараты; выявлять основные компоненты клеток, сравнивать растительную, животную и грибную клетки;

—          освещение историко-научного материала (отдельных этапов развития цитологии и формирования клеточной теории).

 

Метапредметные:

—          освещение историко-научного материала (отдельных этапов развития цитологии и формирования клеточной теории) с акцентом на социальную историю науки: выявление взаимосвязи и взаимовлияния развития науки и общества; демонстрация мировоззренческой ценности научного знания, роли научных знаний в изменении взглядов на природу и общество; показ личностных качеств ученых-цитологов, особенности их стиля научной деятельности;

—          развитие умений обнаружения проблемы о принципиально-специфических характеристиках клеток растений, животных и бактерий, постановки проблемного вопроса при работе с текстом;

—          развитие рефлексивной активности учащихся на основе анализа хода решения проблемы и выяснения специфики и значения профессиональной деятельности ученых-естествоиспытателей.

 

Для организации деятельности учащихся по выполнению лабораторной работы целесообразно подразделить их на группы (малые группы состоят из 3-5 человек). Каждой группе учащихся выдается рабочий лист (инструктивные карточки) с изложением проблемной информации, обучающего текста, с заданием и алгоритмом выполнения практической части. Рассмотрим и прокомментируем предлагаемые для обсуждения проблемные ситуации:

Пример № 1 (см. карточку 1)

Голландский естествоиспытатель Антони ван Левенгук (1632-1723) увлекался рассматриванием через отшлифованные им линзы капелек речной воды, бродящего вина, слюны, крови и т.д. Богатая фантазия и усидчивость помогли Левенгуку в изучении микроскопического мира. Он открыл неизвестный до него мир мельчайших живых существ (инфузории, одноклеточные водоросли, бактерии)  и  отнес их к животным (анималькули). Как вы думаете, прав ли был знаменитый естествоиспытатель?

 

Комментарий к работе над текстом (для учителя)

 

Проблема в данном примере заключается в ошибочном отнесении А. Левенгуком всех подвижных микроорганизмов  к царству животных. Ученый считал, что подвижность присуща только животным организмам. Тем не менее, растения (например, представители подкласса растительных жгутиконосцев) и бактерии также могут обладать этим важнейшим свойством живого.

Пример № 2 (см. карточку 2)

Имя человека, который одним из первых  увидел клетку, – Роберт Гук (1635-1703). Английский ученый (член Лондонского Королевского общества с 1663 г.) был изобретателем и конструктором самых разнообразных приборов, в том числе и микроскопа улучшенной конструкции. Однажды он заинтересовался строением обыкновенной бутылочной пробки. Рассматривая тонкий срез пробки, сделанный острым ножом, Роберт Гук был поражен ее сложной структурой. Он увидел красивый узор из массы ячеек, напоминающих пчелиные соты. Теперь мы знаем, что Гук увидел под микроскопом мертвые клетки пробки, от которых осталась лишь клеточная стенка. Именно она придает растительной клетке постоянную форму. Клеточная стенка есть у грибов и бактерий. А вот у животных ее нет. Значит, клетки животных не могут иметь постоянной формы?

 

Комментарий к работе над текстом (для учителя)

 

Противоречие заключается в нарушении логики рассуждения:  клетки растений, грибов, бактерий имеют клеточную стенку, которая придает им постоянную форму. Отсюда, однако, не следует, что клетки, лишенные клеточной стенки (например, у животных организмов), не имеют постоянной формы.  Постоянную форму клетке могут придавать другие клеточные структуры. Например, прочный внутренний каркас клетки (цитоскелет) образуют три сложные системы нитей: микрофиламентов, микротрубочек и промежуточных филаментов.

Кроме того, у многих одноклеточных животных наружный слой эктоплазмы уплотняется и образует пелликулу, в результате чего тело простейшего теряет способность к изменению формы. Наконец, придавать постоянную форму клетке может специальная хитинизированная органическая оболочка, также выделенная цитоплазмой.

Пример № 3 (см. карточку 3)

 Термин «клетка» («cellula») был впервые введен в науку в 1665 г. английским естествоиспытателем Робертом Гуком (1635-1703). Ему удалось обнаружить, что тонкий срез пробки побега бузины пронизан отверстиями, или порами, которые ученый назвал «cellula». Гук считал, что клетки могут быть заполнены не только воздухом, но и жидкостью, впрочем, главным их компонентом Гук считал стенку (оболочку), то есть жизнь сосредоточена в клеточной стенке а не в содержимом клетки. Как вы думаете, прав ли был ученый?

 

Комментарий к работе над текстом (для учителя)

 

Ученый ошибался, считая носителем жизни клеточную стенку, а не содержимое клетки. По-видимому, свое заключение он сделал, наблюдая неизменные свойства  клеточной стенки, тогда как содержимое клетки изменялось. Поэтому в качестве основного носителя жизненных свойств для Гука стала клеточная стенка, способная сохранять свою структуру и свойства, а значит, структуру и свойства всей клетки.

Пример № 4 (см. карточку 4)

Знаменитому немецкому ученому, одному из  авторов клеточной теории Теодору Шванну (1810-1882) принадлежат два утверждения:

―   «Клетка – пространство, ограниченное вегетативной мембраной (оболочкой) и содержащее слизистую жидкость и ядро; главным компонентом является оболочка, так как в ней совершаются основные метаболические процессы».

―   «Наиболее существенное и часто встречающееся обстоятельство, свидетельствующее о существовании клетки, — это присутствие или отсутствие в ней ядра».

В чем здесь заключается проблема?

 

Комментарий к работе над текстом (для учителя)

 Проблема заключается во взаимоисключающих утверждениях, которые сделал один и тот же ученый. Неверным является первое положение. Вскоре после выхода книги Т. Шванна данное положение будет очень сильно изменено, особенно в отношении клеточной оболочки. Шванн считал оболочку клетки наиболее ее важным компонентом, с которой связаны, как он называл, метаболические силы, определяющие ее жизнеспособность. Тем не менее, он первым из ученых выдвинул постулат о том, что присутствие ядра является признаком клетки.

Дело в том, что Шванн (вслед за М. Шлейденом) считал, что ядро нужно только для рождения клетки. После оно может исчезнуть, так как не принимает участия в ее жизнедеятельности.

Изложение проблемной ситуации заканчивается следующими вопросами и заданиями:

— Как вы думаете, прав ли был знаменитый естествоиспытатель?

— В чем здесь заключается проблема и как бы вы сформулировали проблемный вопрос?

— Как бы вы проверили истинность собственного суждения?

 

Каждая группа учащихся предлагает варианты ответов.

 Далее учитель сообщает, что для компетентного ответа на проблемный вопрос учащимся предлагается следующие средства и приемы  (методы) исследования:

1. Приготовление и знакомство с препаратом грибных клеток:

а) нанесите на предметное стекло каплю подкрашенной воды;

б) осторожно на кончике препаровальной иглы перенесите мицелий гриба на предметное стекло в каплю воды и расправьте нити;

в) накройте объект покровным стеклом;

г) поместите препарат на предметный столик микроскопа и рассмотрите его сначала при малом, а затем при большом увеличении.

Ответьте на вопросы: а) какое строение имеют клетки мицелия; б) какие клеточные структуры вы наблюдали; в) в чем сходство и отличие наблюдаемых объектов с общим планом строения клетки.

2. Рассматривание под микроскопом готовых микропрепаратов одноклеточных животных и растительных организмов:

а) рассмотрите микропрепарат одноклеточного организма (амебы, инфузории, эвглены);

б) определите черты сходства и различия данного одноклеточного организма с общим планом строения клетки;

в) рассмотрите микропрепарат одноклеточного растительного организма (хламидомонада, хлорелла);

г) определите черты сходства и различия данного организма с общим планом строения клетки.

Результаты наблюдений запишите в таблицу.

 

Рассматриваемый объект

Особенности

Черты

строения

функции

сходства

различия

с общим планом строения клетки

 

 

 

 

 

 

Особую важность по окончании лабораторной работы представляет обсуждение всеми учащимися класса проблемного задания для каждой группы, решения которых могут предложить также учащиеся из других групп.

Учитель может задать учащимся следующие вопросы:

1. Как вы ответите на проблемный вопрос?

2. Какие выводы можно сделать на основании проведенного исследования (смотрите  цель лабораторной работы)? 

 

Вывод, который должны сделать учащиеся:

Клетки эукариот (животные, растительные, грибные) состоят из важнейших и неразрывно связанных между собой частей – цитоплазмы и ядра, которые представляют собой целостную живую систему.

Для растительных клеток в целом характерно наличие: несколько утолщенных клеточных стенок, что обусловливает геометрически правильную форму клеток; пластид, в частности хлоропластов, вакуолей с клеточным соком; всех органоидов и включений, общих для растительной и животной клеток. Для животных клеток характерны наличие тонких оболочек (мембрана), не обусловливающих форму клеток, всех компонентов – органоидов и включений, общих для эукариотических клеток.  Грибной клетке свойственны одно или много ядер с ядрышками, всеми органоидами и включениями эукариотической клетки, толстостенные оболочки и септы с порами.

 

По завершении лабораторных работ учащиеся должны оформить рефлексивные листы (см. пример рефлексивного листа по теме лабораторной работы) с предложением сформулировать проблемный вопрос, гипотезу, а также вывод.

Кроме того, рефлексивный лист может содержать вопросы о цели осуществления профессиональной деятельности, так или иначе связанной с содержанием проблемной ситуации; о значении соответствующей профессии или специальности в обществе; о биологических законах, знание которых необходимо при осуществлении техно­логических процессов в конкретной профессиональной деятельности; о перспективах развития биологии.

 

Инструктивная карточка № 1

Лабораторная работа «Изучение строения растительной, животной и грибной клеток под микроскопом»

 

Цель работы: познакомиться с многообразием клеток, выявить взаимосвязь между их  строением и функциями, применить положения клеточной теории для получения мировоззренческого вывода.

Оборудование: модель-аппликация или таблица схематического строения клетки; микроскоп, лупа; набор предметных и покровных стекол, препаровальная игла, пинцет, пипетка; слабый раствор йода или синих чернил, кусочки фильтровальной бумаги, пузырек с чистой водой и сосуд для промывания стекол.

Материал для работы: мицелий гриба (гриб-мукор, дрожжи); готовые микропрепараты одноклеточных растительных и животных организмов.

Ход работы.

Голландский естествоиспытатель Антони ван Левенгук (1632-1723) увлекался рассматриванием через отшлифованные им линзы капелек речной воды, бродящего вина, слюны, крови и т.д. Богатая фантазия и усидчивость помогли Левенгуку в изучении микроскопического мира. Он открыл неизвестный до него мир мельчайших живых существ (инфузории, одноклеточные водоросли, бактерии)  и  отнес их к животным (анималькули). Как вы думаете, прав ли был знаменитый естествоиспытатель? В чем здесь заключается проблема и как бы вы сформулировали проблемный вопрос? Как бы вы проверили истинность собственного суждения? В качестве подсказки вам предлагаются следующие средства и приемы  (методы) исследования:

1. Приготовление и знакомство с препаратом грибных клеток:

а) нанесите на предметное стекло каплю подкрашенной воды;

б) осторожно на кончике препаровальной иглы перенесите мицелий гриба на предметное стекло в каплю воды и расправьте нити;

в) накройте объект покровным стеклом;

г) поместите препарат на предметный столик микроскопа и рассмотрите его сначала при малом, а затем при большом увеличении.

Ответьте на вопросы: а) какое строение имеют клетки мицелия; б) какие клеточные структуры вы наблюдали; в) в чем сходство и отличие наблюдаемых объектов с общим планом строения клетки.

2. Рассматривание под микроскопом готовых микропрепаратов одноклеточных животных и растительных организмов:

а) рассмотрите микропрепарат одноклеточного организма (амебы, инфузории, эвглены);

б) определите черты сходства и различия данного одноклеточного организма с общим планом строения клетки;

в) рассмотрите микропрепарат одноклеточного растительного организма (хламидомонада, хлорелла);

г) определите черты сходства и различия данного организма с общим планом строения клетки.

Результаты наблюдений запишите в таблицу.

Рассматриваемый объект

Особенности

Черты

строения

функции

сходства

различия

с общим планом строения клетки

 

 

 

 

 

Как вы ответите на проблемный вопрос, связанный с заблуждением А. Левенгука?

Какие выводы можно сделать на основании проведенного исследования (смотрите  цель лабораторной работы)? 

 

 

 

Инструктивная карточка № 2

Лабораторная работа «Изучение строения растительной, животной и грибной клеток под микроскопом»

 

Цель работы: познакомиться с многообразием клеток, выявить взаимосвязь между их  строением и функциями, применить положения клеточной теории для получения мировоззренческого вывода.

Оборудование: модель-аппликация или таблица схематического строения клетки; микроскоп, лупа; набор предметных и покровных стекол, препаровальная игла, скальпель, пинцет, пипетка; пузырек со слабым раствором йода или синими чернилами, кусочки фильтровальной бумаги, пузырек с чистой водой и сосуд для промывания стекол.

Материал для работы: чешуи лука; готовые микропрепараты тканей животных (микропрепарат крови лягушки) организмов, грибов.

Ход работы.

Имя человека, который одним из первых  увидел клетку, – Роберт Гук (1635-1703). Английский ученый (член Лондонского Королевского общества с 1663 г.) был изобретателем и конструктором самых разнообразных приборов, в том числе и микроскопа улучшенной конструкции. Однажды он заинтересовался строением обыкновенной бутылочной пробки. Рассматривая тонкий срез пробки, сделанный острым ножом, Роберт Гук был поражен ее сложной структурой. Он увидел красивый узор из массы ячеек, напоминающих пчелиные соты. Теперь мы знаем, что Гук увидел под микроскопом мертвые клетки пробки, от которых осталась лишь клеточная стенка. Именно она придает растительной клетке постоянную форму. Клеточная стенка есть у грибов и бактерий. А вот у животных ее нет. Значит, клетки животных не могут иметь постоянной формы? В чем здесь заключается проблема и как бы вы сформулировали проблемный вопрос? Как бы вы проверили истинность своего ответа на данный вопрос? В качестве подсказки вам предлагаются следующие средства и приемы (методы) исследования:

1. Приготовление препарата кожицы лука:

а) из чешуйки лука вырежьте небольшой квадратик, снимите с него пинцетом часть эпидермиса и положите в каплю подкрашенной воды на предметное стекло;

б) расправьте препарат иглой и накройте покровным стеклом, удалите избыток воды фильтровальной бумагой;

в) рассмотрите приготовленный препарат сначала под малым, а затем под большим увеличением.

Ответьте на вопросы: а) какова форма и другие особенности строения клеток лука; б) какие клеточные структуры вы наблюдали?

2. Рассматривание под микроскопом готовых микропрепаратов соединительной ткани животного организма, организма гриба:

а) рассмотрите готовый окрашенный микропрепарат крови лягушки при малом и большом увеличении; определите клетки эритроцитов, отметьте форму клетки и ядра эритроцита;

б) рассмотрите микропрепарат гриба, определите форму клетки и другие особенности;

в) определите черты сходства и различия рассмотренных клеток с общим планом строения клетки.

Результаты наблюдений запишите в таблицу.

Рассматриваемый объект

Особенности

Черты

строения

функции

сходства

различия

с общим планом строения клетки

 

 

 

 

 

Как вы ответите на проблемный вопрос? Какие выводы можно сделать на основании проведенного исследования (смотрите  цель лабораторной работы)?

 

Инструктивная карточка № 3

Лабораторная работа «Изучение строения растительной, животной и грибной клеток под микроскопом»

 

Цель работы: познакомиться с многообразием клеток, выявить взаимосвязь между их  строением и функциями, применить положения клеточной теории для получения мировоззренческого вывода.

Оборудование: модель-аппликация или таблица схематического строения клетки; микроскоп, лупа; набор предметных и покровных стекол, препаровальная игла, скальпель, пинцет, пипетка; пузырек со слабым раствором йода, кусочки фильтровальной бумаги, пузырек с чистой водой и сосуд для промывания стекол.

Материал для работы: клубни картофеля, готовые микропрепараты различных тканей животных организмов и организма гриба (гриб Мукор, дрожжи).

Ход работы.

Термин «клетка» («cellula») был впервые введен в науку в 1665 г. английским естествоиспытателем Робертом Гуком (1635-1703). Ему удалось обнаружить, что тонкий срез пробки побега бузины пронизан отверстиями, или порами, которые ученый назвал «cellula». Гук считал, что клетки могут быть заполнены не только воздухом, но и жидкостью, впрочем, главным их компонентом Гук считал стенку (оболочку), а не содержимое (т.е. что жизнь сосредоточена в клеточной стенке). Как вы думаете, прав ли был ученый? В чем здесь заключается проблема и как бы вы сформулировали проблемный вопрос? Как бы вы проверили истинность собственного суждения? В качестве подсказки вам предлагаются следующие средства и приемы  (методы) исследования:

1. Приготовление препарата клеток клубня картофеля:

а) со среза клубня картофеля соскоблите скальпелем или препаровальной иглой немного мякоти;

б) поместите ее на предметное стекло в каплю воды, окрашенную слабым раствором йода, накройте покровным стеклом и удалите избыток воды фильтровальной бумагой;

в) рассмотрите под малым увеличением микроскопа приготовленный препарат;

г) найдите зерна запасного крахмала и рассмотрите их. Каково их значение?

Результаты наблюдений занесите в таблицу.

2. Рассматривание под микроскопом готовых микропрепаратов организма гриба, животных тканей:

а) рассмотрите микропрепараты эпителиальной, костной и мышечной ткани;

б) определите черты их сходства между собой и с общим планом строения клетки;

г) определите, в чем наблюдается специфика строения клеток разных тканей;

д)  рассмотрите готовый микропрепарат гриба;

е) определите черты сходства и различия данного организма с общим планом строения клетки.

Результаты наблюдений запишите в таблицу.

Рассматриваемый объект

Особенности

Черты

строения

функции

сходства

различия

с общим планом строения клетки

 

 

 

 

 

Как вы ответите на проблемный вопрос, связанный с заблуждением Р. Гука? Какие выводы можно сделать на основании проведенного исследования (смотрите  цель лабораторной работы)?

 

 

Инструктивная карточка № 4

Лабораторная работа «Изучение строения растительной, животной и грибной клеток под микроскопом»

 

Цель работы: познакомиться с многообразием клеток, выявить взаимосвязь между их  строением и функциями, применить положения клеточной теории для получения мировоззренческого вывода.

Оборудование: модель-аппликация или таблица схематического строения клетки; микроскоп, лупа; набор предметных и покровных стекол, препаровальная игла, стеклянная палочка или ложка, пипетка; пузырек с синими чернилами, кусочки фильтровальной бумаги, пузырек с чистой водой и сосуд для промывания стекол.

Материал для работы: клетки эпителия слизистой оболочки ротовой полости, готовые микропрепараты грибов и различных тканей растительных организмов.

Ход работы.

На заре формирования клеточной теории исследователи делали умозаключения, часть из которых была впоследствии опровергнута.  Вам предлагаются три постулата, два из которых ошибочны:

—          Все живые существа – животные и растения – состоят из клеток.

—          Ткани многоклеточного организма неразделимы и непрерывны, их клетки не способны к обособлению.

—          Оболочка клетки – самый важный ее компонент, с которым связаны метаболические силы, определяющие ее жизнедеятельность (то есть весь обмен веществ происходит в наружной оболочке клетки).

С какими утверждениями вы не согласны? Почему? Сформулируйте  проблемные вопросы. Дайте на них свои гипотетические ответы. Как их проверить? В качестве подсказки вам предлагаются следующие средства и приемы (методы) исследования:

1. Приготовление препарата клеток слизистой оболочки щеки человека:

а) кончиком стеклянной палочки или ложкой одноразового пользования осторожно потрите внутреннюю поверхность щеки;

б) размешайте соскоб на предметном стекле в капле раствора чернил;

в) накройте препарат покровным стеклом и удалите излишки влаги фильтровальной бумагой;

г) рассмотрите препарат при малом, а затем при большом увеличении.

Ответьте на вопросы: 1) какова форма клеток; 2) как клетки расположены друг относительно друга; 3) какова структура цитоплазмы?

2. Рассматривание под микроскопом готовых микропрепаратов грибов и  растительных организмов:

а) рассмотрите микропрепараты тканей растительных организмов;

б) определите черты сходства и различия рассматриваемых клеток с общим планом строения клетки;

в) рассмотрите готовый микропрепарат гриба;

д) определите черты сходства и различия данного организма с общим планом строения клетки.

Результаты наблюдений запишите в таблицу.

Рассматриваемый объект

Особенности

Черты

строения

функции

сходства

различия

с общим планом строения клетки

 

 

 

 

 

Как вы ответите на сформулированные вами проблемные вопросы? Какие выводы можно сделать на основании проведенного исследования (смотрите  цель лабораторной работы)?

Рефлексивный лист

Тема работы «Изучение строения растительной, животной и грибной клеток под микроскопом». Как ты думаешь, в чем была необходимость проведения данной исследовательской работы?

 

В чем заключалась проблема исследования (сформулируй проблемный вопрос)?

 

Кратко сформулируй гипотетический ответ на данный проблемный вопрос.

 

 

Как ты думаешь, какие условия проведения твоего  исследования необходимо учесть (могло ли что-либо помешать проведению исследования, нужно ли специальное лабораторное оборудование, знание законов и т.д.)?

 

Какие выводы последовали после проведения работы?

 

 

Как ты думаешь, в чем состоит сущность профессиональной деятельности ученых-естествоиспытателей (какими знаниями, умениями, качествами должен обладать ученый)?

 

 

Насколько важно значение данной профессии в обществе?

 

 



Источник: xn--j1ahfl.xn--p1ai


Добавить комментарий