Тема: Биология – наука о живой природе
Цель: познакомиться с биологией как комплексной наукой о живой природе, значением биологических знаний в современной жизни, профессиями, связанными с биологией.
Актуализация знаний
Вопросы:
1. Что изучает биология?
2. Какие биологические науки вам известны?
3. Каких ученых-биологов вы знаете?
Биология – наука о жизни. Она изучает живые организмы, их строение, развитие и происхождение, взаимоотношения со средой обитания и с другими живыми организмами.
Биология – одна из древнейших наук, хотя сам термин «биология» для ее обозначения был предложен лишь в 1797 году немецким профессором Т.Рузом (1771-1803). Общепринятым, однако, он стал после того, как его в 1802 году начали употреблять в своих работах Ж. Б. Ламарк (1744-1829), Л.К. Тревиранус (1779-1864).
Знания о живых организмах человек накапливал на протяжении тысячелетий.
В наши дни биология – комплексная наука, сформировавшаяся в результате дифференциации и интеграции различных научных дисциплин.
Например, из ботаники выделились микология (наука о грибах), бриология (наука, изучающая мхи), альгология (наука, изучающая водоросли), палеоботаника (изучающая остатки древних растений) и другие дисциплины.
Происходит дифференциация и в сравнительно молодых биологических науках. Так, генетика дифференцировалась на общую и молекулярную генетику , генетику растений, животных, микроорганизмов, человека, популяционную генетику и т. д.
В результате интеграции наук возникли биофизика, биохимия, радиобиология, космическая биология и т. д.
Биологические знания не только позволяют составить научную картину мира, но и могут быть использованы в практических целях.
Так, связи биологических знаний с медициной и сельских хозяйством уходят в далекое прошлое. А в наше время они приобрели еще большее значение.
Благодаря достижениям биологии промышленным путем получают медицинские препараты, витамины, биологически активные вещества. Открытия, сделанные в генетике, анатомии, физиологии и биохимии, позволяют поставить больному человеку правильный диагноз и выработать эффективные пути лечения и профилактики различных болезней, в том числе и тех, которые раньше считались неизлечимыми.
Благодаря знанию законов наследственности и изменчивости ученые-селекционеры получили новые высокопродуктивные породы домашних животных и сорта культурных растений. На основе изучения взаимоотношений между организмами созданы биологические методы борьбы с вредителями сельскохозяйственных культур.
В настоящее время изучаются механизмы биосинтеза белка и фотосинтеза. Ученые надеются, что в будущем это позволит решить проблему промышленного получения ценных органических веществ.
Изучение строения и принципов работы различных систем живых организмов помогли найти оригинальные решения в технике и строительстве.
Благодаря достижениям биологии все большее значение приобретает новое направление материального производства – биотехнология . Уже сейчас она оказывает значительное влияние на решение таких глобальных проблем, как производство продуктов питания, поиск новых источников энергии, охрана окружающей среды и др.
До недавнего времени люди считали, что восстановительные способности природы безграничны. Но оказалось, что это не так. Незнание или игнорирование законов природы приводит к тяжелым экологическим катастрофам, которые грозят гибелью всем живым организмам, в том числе и человеку. Настало время, когда от каждого из нас зависит будущее планеты, вот почему значение биологических знаний возрастает с каждым годом. Биологическая грамотность необходима каждому человеку – так же, как умение читать, писать и считать.
Закрепление
Вопросы:
1. Что изучает биология?
2. Почему современную биологию считают комплексной наукой?
3. Какова роль биологии в современном обществе?
Домашнее задание:
1. Параграф 1, на страницах 4-5 учебника.
2. Вопросы 1-3 на странице 5 учебника.
3. Словарь: биология, микология, бриология, альгология, палеоботаника, генетика, биофизика, биохимия, микробиология, радиобиология, космическая биология.
4. Подготовить презентацию о профессии, связанной с биологией, используя компьютерные технологии.
АНАЛИЗ ЕГЭ ПО БИОЛОГИИ 2015 ГОДА
Каждый вариант экзаменационной работы включал в себя 40 заданий и состоял из двух частей, различающихся формой и уровнем сложности.
Часть 2 состояла из 7 заданий с развернутым ответом.
По уровню сложности задания распределялись следующим образом.
а) 18 заданий базового уровня с кратким ответом в виде одной цифры, соответствующей номеру верного ответа;
б) 7 заданий повышенного уровня с кратким ответом в виде одной цифры, соответствующей номеру верного ответа;
в) 8 заданий повышенного уровня с кратким ответом в виде последовательности цифр;
г) 7 заданий высокого уровня с развернутым ответом.
Учебный материал всех разделов курса биологии в экзаменационной работе распределен по семи содержательным блокам:
1. Биология – наука о живой природе;
2. Клетка как биологическая система;
3. Организм как биологическая система;
4. Система и многообразие органического мира;
5. Человек и его здоровье;
6. Эволюция живой природы;
7. Экосистемы и присущие им закономерности.
Первый блок «Биология как наука. Методы научного познания» содержит материал: о достижениях биологии; методах исследования; роли ученых в познании окружающего мира; об общих признаках биологических систем; об основных уровнях организации живой природы; о роли биологических теорий, идей, гипотез в формировании современной естественнонаучной картины мира.
Второй блок «Клетка как биологическая система» содержит задания, проверяющие: знания о строении и функциях клетки, ее химической организации, гене и генетическом коде, метаболизме, многообразии клеток, их делении; умения устанавливать взаимосвязь строения и функций органоидов клетки, распознавать и сравнивать клетки разных организмов, процессы, протекающие в них.
Третий блок «Организм как биологическая система» контролирует: освоение знаний о вирусах, об организменном уровне организации жизни и присущих ему закономерностях, о вредном влиянии мутагенов, алкоголя, наркотиков, никотина на генетический аппарат клетки, защите среды от загрязнения мутагенами, наследственных болезнях человека, их причинах и профилактике, селекции организмов и биотехнологии; овладение умениями сравнивать биологические объекты, процессы, явления, применять знания биологической терминологии и символики при решении задач по генетике.
В четвертом блоке «Система и многообразие органического мира» проверяются: знания о многообразии, строении, жизнедеятельности и размножении организмов различных царств живой природы; умения сравнивать организмы, характеризовать и определять их принадлежность к определенному систематическому таксону, устанавливать причинно-следственные связи между строением и функцией органов и систем органов организмов разных царств, взаимосвязи организмов и среды обитания.
Пятый блок «Организм человека и его здоровье» выявляет уровень: усвоения системы знаний о строении и жизнедеятельности организма человека, лежащих в основе формирования гигиенических норм и правил здорового образа жизни, профилактики травм и заболеваний; овладения умениями обосновывать взаимосвязь органов и систем органов человека, особенности, обусловленные прямохождением и трудовой деятельностью; делать вывод о роли нейрогуморальной регуляции процессов жизнедеятельности и об особенностях высшей нервной деятельности человека.
В шестой блок «Эволюция живой природы» включены задания, направленные на контроль: знаний о виде и его структуре, движущих силах, направлениях и результатах эволюции органического мира, этапах антропогенеза, биосоциальной природе человека; умений характеризовать критерии вида, причины и этапы эволюции, объяснять основные ароморфозы в эволюции растительного и животного мира, устанавливать причины многообразия видов и приспособленности организмов к среде обитания.
Седьмой блок «Экосистемы и присущие им закономерности» составляют задания, направленные на проверку: знаний об экологических закономерностях, цепях питания, круговороте веществ в биосфере; умений устанавливать взаимосвязи организмов, человека и окружающей среды, объяснять причины устойчивости, саморегуляции, саморазвития и смены экосистем, необходимость сохранения многообразия видов, защиты окружающей среды как основы устойчивого развития биосферы.
Средний тестовый балл в 2015 г. составил 53,2, что сопоставимо со средним тестовым баллом 2014 г. (54,8).
НАИБОЛЕЕ СЛОЖНЫЕ ЗАДАНИЯ
Блок 1. Биология – наука о живой природе
Наиболее сложным оказалось задание, где требовалось указать, на каком уровне организации жизни фенотипически проявляются геномные мутации (организменном).
7.1. На рисунке показан опыт, иллюстрирующий, что тела при нагревании расширяются. Обведите ручкой на рисунке предмет, который нагревали в этом опыте – шар или кольцо. Ответ обоснуйте.
7.2. Выберите правильное утверждение.
Согласно современным представлениям, при остывании колбы с водой уровень воды в трубке опускается потому, что… .
7.3. Вещества состоят из мельчайших частиц. Какие явления и эксперименты это подтверждают?
7.4. В таблице приведены точные данные об изменении объема воды V от времени t при нагревании.
Ответьте на вопросы.
а) Можно ли утверждать, что в течение всего времени наблюдения вода в колбе нагревалась равномерно? Ответ поясните.
б) Как изменялся объем воды при нагревании?
8.1. Выберите правильное утверждение.
Если нагреть гвоздь, то он удлиняется и становится толще. Это происходит потому, что при нагревании… .
8.2. Слова молекула, капля, атом запишите в таком порядке, чтобы каждый последующий элемент входил в состав предыдущего.
8.3. На рисунке представлены модели молекул воды, кислорода и углекислого газа. В состав всех молекул входит атом кислорода (черный). Заполните пропуски в тексте.
8.4. Измерьте длину своей руки от локтя до мизинца и сравните полученное значение с размером молекулы воды.
9.1. Заполните пропуски в тексте. «В ____ г. английский ботаник Роберт Броун, рассматривая в микроскоп…»
9.2. На рисунке схематически представлены молекулы жидкости, окружающие крупинку краски, помещенную в эту жидкость. Стрелками указаны направления движения молекул жидкости в определенный момент времени.
9.3. Отметьте те явления, которые являются примером броуновского движения.
9.4. На рисунке показана ломаная линия, вдоль которой перемещалась пылинка в воздухе в течение нескольких секунд.
а) Объясните, почему пылинка много раз поменяла направление своего движения за время наблюдения за ней.
Из-за столкновения с молекулами воздуха и другими пылинками.
б) На рисунке обозначьте точки, в которых на пылинку действовали окружающие ее молекулы.
10.1. В стеклянный цилиндр сверху налита чистая вода, а на дно через узкую трубку залит раствор медного купороса. Цилиндр находится в покое при
постоянной температуре. Покажите на рисунке, как будет выглядеть содержимое цилиндра через различные промежутки времени.
10.2. Два одинаковых резиновых шарика соединены прозрачным шлангом (см. рис.), причем левый шарик в обоих случаях заполнен водородом (закрасьте водород синим цветом), правый – на рисунке а пуст, а на рисунке б заполнен воздухом (закрасьте воздух зеленым цветом). Шланг между шариками зажат зажимом.
10.3. Зачеркните по одному из выделенных слов, чтобы получилось верное объяснение описанного эксперимента.
10.4. Домашний эксперимент.
Положите на дно стакана с холодной водой кусочек сахара, но не перемешивайте. Запишите, через какое время вам удалось обнаружить присутствие молекул сахара на поверхности воды в стакане и какой «прибор» при этом вы использовали.
11.1. Заполните пропуски в тексте, используя слова: сильнее; слабее; притяжение; отталкивание.
11.2. Соедините линиями явления и соответствующие им объяснения.
11.3. Зачеркните по одному из выделенных слов, чтобы получилось верное объяснение описанного эксперимента.
11.4. Допишите предложение, чтобы получилось правильное объяснение явления.
11.5. Заполните пропуски в тексте. «В быту мы часто сталкиваемся с явлениями смачивания и несмачивания.»
12.1. Какое состояние вещества характеризуется перечисленными признаками?
органический химия молекула изология
В настоящее время считается общепринятым, что одна прямая линия, соединяющая два атома, обозначает одну двухэлектронную связь (простая связь), на образование которой затрачивается по одной валентности от каждого из связанных атомов, две линии - одну четырехэлектронную связь (двойная связь), три линии - одну шестиэлектронную связь (тройная связь).
Изображение соединения с известным порядком связей между всеми атомами с помощью связей такого типа называется структурной формулой:
Для экономии времени и места чаще применяют сокращенные формулы, в которых часть связей подразумевается, но не пишется:
Иногда, особенно в карбоциклических и гетероциклических рядах, формулы еще больше упрощаются: не пишутся не только некоторые связи, но и часть атомов углерода и водорода не изображается, а лишь подразумевается (в местах пересечения линий); упрощенные формулы:
Тетраэдрическая модель атома углерода
Основные представления о химическом строении, заложенные А. М. Бутлеровым, были дополнены Вант-Гоффом и Ле-Белем (1874), которые развили идею о пространственном расположении атомов в молекуле органического вещества и поставили вопрос о пространственной конфигурации и конформации молекул. Работа Вант-Гоффа «Химия в пространстве» (1874) положила начало плодотворному направлению органической химии - стереохимии, т. е. учению о пространственном строении.
Рис. 1 - Модели по Вант-Гоффу: метана (а), этана (б), этилена (в) и ацетилена (г)
Вант-Гофф предложил тетраэдрическую модель атома углерода. Согласно этой теории, четыре валентности атома углерода в метане направлены к четырем углам тетраэдра, в центре которого находится углеродный атом, а в вершинах - атомы водорода (а). Этан, согласно Вант-Гоффу, можно представить себе как два тетраэдра, соединенных вершинами и свободно вращающихся около общей оси (6). Модель молекулы этилена представляет собой два тетраэдра, соединенных ребрами (в), а молекулы с тройной связью изображаются моделью, в которой тетраэдры соприкасаются плоскостями (г).
Такого типа модели оказались весьма удачными и для сложных молекул. Они с успехом используются и сегодня для объяснения ряда стереохимических вопросов. Теория, предложенная Вант-Гоффом, хотя и пригодная почти во всех случаях, не давала, однако, обоснованного объяснения типа и существа связывающих сил в молекулах.
Инновационный путь развития технологии создания новых лекарственных средств
Вначале создается компьютерная модель объекта, а также применяется компьютерное моделирование для формирования молекул на месте проведения исследования. Модель может быть как двухмерной, так и трехмерной...
Инфракрасные спектры молекул
В отличие от видимого и ультрафиолетового диапазонов, которые обусловлены главным образом переходами электронов из одного стационарного состояния в другое...
Исследование строения органических соединений с помощью физических методов
Всевозможные положения молекул в трехмерном пространстве сводятся к поступательному, вращательному и колебательному движению. Молекула, состоящая из N атомов, имеет всего 3N степеней свободы движения...
Метод моделирования в химии
В настоящее время можно найти множество различных определений понятий «модель» и «моделирование». Рассмотрим некоторые из них. «Под моделью понимают отображение фактов, вещей и отношений определенной области знаний в виде более простой...
Научные основы реологии
Напряженно-деформированное состояние тела в общем случае является трехмерным и описать его свойства с использованием простых моделей нереально. Однако в тех редких случаях, когда деформируются одноосные тела...
Кроме наблюдения и эксперимента в познании естественного мира и химии большую роль играет моделирование. Одна из главных целей наблюдения - поиск закономерностей в результатах экспериментов...
Растворение твердых веществ
Для подавляющего большенства процессов кинетическая функция инвариантна относительно концентрации активного реагента и температуры. Иными словами, каждому значению безразмерного времени х соответствует вполне определенное значение...
Расчет квантово-химических параметров ФАВ и определение зависимости "структура-активность" на примере сульфаниламидов
Рефрактометрический метод анализа в химии
Синтез и анализ ХТС в производстве бензина
Химическая модель процесса каталитического крекинга имеет очень сложный вид. Рассмотрим наиболее простую из реакций протекающих вс процессе крекинга: СnН2n+2 > CmH2m+2 + CpH2p...
Синтез химико-технологической системы (ХТС)
Производственные процессы разнообразны по своим особенностям и степени сложности. Если процесс сложный и расшифровка его механизма требует большой затраты сил и времени, используют эмпирический подход. Математические модели...
Сравнение реакторов идеального вытеснения и полного смешения в изотермическом режиме работы
