Использование ИКТ и цифровых инструментов для повышения образовательных результатов обучающихся. Методические рекомендации к практическим занятиям

Автор: Телегина Марина Валерьевна

Организация: МАОУ СШ №2

Населенный пункт: Свердловская область, Нижнесергинский район, г. Михайловск

Тема: «Практическое применение цифровой лаборатории образовательного центра «Точка роста» на уроках и во внеурочной деятельности по биологии» (методические рекомендации к практическим занятиям по биологии).

Практическое занятие №1.

Тема: «Морфологическое строение бесполого и полового поколения споровых растений на примере объектов природы родного Края».

Оборудование: цифровой микроскоп образовательного центра «Точка роста», ноутбук, листы белой бумаги, препаравальная игла.

Расходный материал: гербарные образцы и объекты природы родного Края: гаметофит и спорофит мха Кукушкин лен обыкновенный; спорофит Плауна булавовидного, спорофит Хвоща болотного, спорофит папоротника Щитовник мужской.

Задача. Исследовать морфологическое строение спорофита и гаметофита споровых растений, на примере объектов природы родного Края, с использованием цифрового микроскопа образовательного центра «Точка роста».

Ход работы.

1. Отдел Моховидные. Вид. Кукушкин лен обыкновенный. Инструкция к работе.

1.Рассмотритере гербарный образец растения мох Кукушкин лен обыкновенный. 2. Найдите половое поколение жизненного цикла – листостебельный гаметофит с ризоидами. 3. Найдите бесполое поколение жизненного цикла – спорофит: коробочка и ножка. В коробочке созревают споры. 4. Рассмотрите гаметофит с использованием цифрового микроскопа. 5. Рассмотрите спорофит с использованием цифрового микроскопа. 6. Зарисуйте внешнее строение гаметофита и спорофита мха Кукушкин лен. Обозначьте на рисунке органы гаметофита и органы спорофита.

2. Отдел Плауновидные. Вид. Плаун булавовидный. Инструкция к работе.

1.Рассмотритере гербарный образец растения Плаун булавовидный. 2. Найдите бесполое поколение жизненного цикла – спорофит: листья, стебель, придаточные корни, спороносный колосок. 3. Зарисуйте внешнее строение спорофита растения Плаун булавовидный, обозначьте на рисунке все изученные органы растения. 4. Изучите строение спороносного колоска плауна, с использованием цифрового микроскопа. Найдите спороносный колосок, который состоит из оси и спирально расположенных на ней спорофиллов. Спорофиллы - видоизменённые чешуевидные листочки. Спорофиллы широкояйцевидные, длиннозаострённые на верхушке, окрашены в желтоватый цвет. На спорофиллах формируются спорангии, где созревают споры (споры обеспечивают бесполое размножение растения). 5. Зарисуйте внешнее строение спороносного колоска плауна, обозначьте на рисунке ось и спорофиллы.

3. Отдел Хвощевидные. Вид. Хвощ болотный. Инструкция к работе.

1. Рассмотритере гербарный образец растения Хвощ болотный. 2. Найдите бесполое поколение жизненного цикла – спорофит: листья, стебель, придаточные корни, спороносный колосок, корневище – видоизмененный подземный побег. 3. Зарисуйте внешнее строение спорофита растения Хвощ болотный, обозначьте на рисунке все изученные органы растения. 4. Изучите строение спороносного колоска Хвоща болотного, с использованием цифрового микроскопа. Найдите спороносный колосок - стробила. На стробиле расположены спорангиофоры (щитки), на которых развиваются спорангии. В спорангиях созревают споры. 5. Зарисуйте внешнее строение спороносного колоска хвоща, обозначьте спорангиофоры (щитки), спорангии и споры.

3. Отдел Папоротниковидные. Вид. Щитовник мужской. Инструкция к работе.

1.Рассмотритере гербарный образец растения папоротника Щитовник мужской. 2. Найдите бесполое поколение жизненного цикла – спорофит: листья, придаточные корни, корневище – видоизмененный подземный побег. 3. Зарисуйте внешнее строение спорофита растения папоротника Щитовник мужской, обозначьте на рисунке все изученные органы растения. 4. Изучите морфологическое строение нижний стороны листа папоротника, с использованием цифрового микроскопа. Найдите на нижней стороне листа папоротника бурые бугорки. Это сорусы - скопления спорангиев, в которых образуются споры.

5. Зарисуйте фрагмент нижней стороны листа папоротника, обозначьте на рисунке сорусы и споры.

 

Практическое занятие №2.

Тема: «Спиртовое брожение прессованных и сухих грибов-дрожжей».

Оборудование: датчик рН, ноутбук, 3 колбы, весы, мерный цилиндр, ложечка, кипятильник.

Расходный материал: сухие дрожжи, прессованные дрожжи, сахароза, дистиллированная вода, водопроводная вода.

Задача. Исследовать признаки спиртового брожения грибов-дрожжей двух образцов – прессованные дрожжи и сухие дрожжи, используя цифровой датчик рН образовательного центра «Точка роста».

Ход работы.

Эксперимент: «Признаки спиртового брожения прессованных и сухих грибов-дрожжей».

Методика эксперимента. 1. В колбе №1 приготовить суспензию сухих дрожжей: 5 грамм дрожжей развести в 100 мл кипяченой воды комнатной температуры. 2. В колбе №2 приготовить суспензию прессованных дрожжей: 5 грамм дрожжей развести в 100 мл кипяченой воды комнатной температуры. 3. Приготовить 100 мл раствора сахарозы: 90 мл воды и 10 грамм сахарозы. Сахароза вступила в реакцию гидролиза. 4. В колбу №1 с суспензией сухих дрожжей прилить 50 мл раствора сахарозы. 5. В колбу №2 с суспензией прессованных дрожжей прилить 50 мл раствора сахарозы. 6. Цифровые датчики водородного показателя рН поместить в колбы исследуемых образцов дрожжей, измерить рН полученных смесей за определенный промежуток времени. 7. Результаты исследования записать в отчетную таблицу №1 и в таблицу №2. Таблица №1. Изменение рН смеси суспензии сухих дрожжей и раствора сахарозы за промежуток времени.

Время, мин	рН прессованных дрожжей	Признаки наблюдения	Химическая среда
0	5.4	Пузырьки углекислого газа отсутствуют	Слабо-кислая
15	5.0	Очень слабые пузырьки углекислого газа	Слабо-кислая
30	4.9	Слабые пузырьки углекислого газа	Слабо-кислая
40	3.4	Слабые пузырьки углекислого газа	Слабо-кислая

Таблица №2. Изменение рН смеси суспензии прессованных дрожжей и раствора сахарозы за промежуток времени.

Время, мин	рН прессованных дрожжей	Признаки наблюдения	Химическая среда
0	6.3	Пузырьки углекислого газа отсутствуют	Слабо-кислая
15	5.0	Сильные пузырьки углекислого газа	Слабо-кислая
30	4.9	Сильные пузырьки углекислого газа	Слабо-кислая
40	4.1	Выделение пены	Слабо-кислая

Вывод исследования. Спиртовое брожение - это процесс превращения дрожжами глюкозы в этиловый спирт и углекислый газ в анаэробной (бескислородной) среде. Молекула сахарозы С12Н22О11 состоит из остатков глюкозы и фруктозы. При подготовке к брожению молекула сахарозы гидролизуется (реакция с водой) и распадается на глюкозу и фруктозу. Уравнение реакции гидролиза сахарозы: C12H22O11+H2O=C6H12O6+C6H12O6 Затем в процессе брожения дрожжей глюкоза и фруктоза окисляются с образованием этилового спирта и углекислого газа СО2. Суммарное уравнение спиртового брожения описывается уравнением: C₆H₁₂O₆ = 2CH₃CH₂OH+2CO₂ + 94 кДж (28ккал) Углекислый газ взаимодействует с водой и образуется угольная кислота: СО₂ + Н₂О ↔ Н₂СО₃ Угольная кислота слабая понижает рН смеси сухих дрожжей и сахарозы до рН = 3.4; рН смеси прессованных дрожжей и сахарозы до рН =4.9. Химическая среда двух смесей: слабо - кислая. Активность дрожжей. В течение 40 минут наблюдается большая активность прессованных дрожжей: сильное выделение углекислого газа, до образования пены. Прессованные дрожжи содержат живые дрожжевые клетки и влага (около 70%). Сухие дрожжи менее активны: слабое выделение углекислого газа. Сухие дрожжи - это дрожжи, которые получают путём высушивания свежей дрожжевой массы в специальной машине. Под воздействием горячего воздуха микроорганизмы теряют влагу, их жизнедеятельность замедляется.

Практическое занятие №3. Тема: «Основные абиотические факторы для роста и развития комнатного растения Каланхоэ каландива».

Оборудование: цифровой датчик рН, цифровой датчик электропроводности, цифровой датчик температуры исследуемой среды, цифровой датчик температуры окружающей среды, ноутбук, 3 цветочных горшка, колба, химические стаканы, воронка, фильтровальная бумага, стеклянная палочка, ложечка.

Расходный материал: образцы почвы - универсальный почвенный грунт, лесная почва, почва с приусадебного участка; водопроводная вода, дистиллированная вода, растение вида Каланхоэ каландива.

Задача. Исследовать абиотические условия выращивания комнатного растения Каланхоэ, используя цифровые датчики образовательного центра «Точка роста».

 

Ход работы.

Абиотический фактор №1. Кислотность и щелочность почвы.

Эксперимент №1. Исследование показателя кислотности и щелочности почвы трех образцов с помощью цифрового датчика рН.

Методика эксперимента.

Приготовить почвенные растворы трех образцов грунта: лесная почва хвойного леса, почва приусадебного участка города, универсальный почвенный грунт из магазина.

1.В химический стакан поместить образцы почвы. Прилить дистиллированную воду, объём которой должен быть в 3 раза больше объёма почвы. Хорошо перемешать стеклянной палочкой.

2. Воронки с фильтром поместить в химические колбы для фильтрования.

3. При фильтровании суспензии трех образцов почвы налить на фильтры по палочке тонкой струёй.

4. Почва останется на фильтре, а собранный в пробирке фильтрат представляет собой почвенную вытяжку (почвенный раствор).

Измерить водородный показатель рН трех образцов почвенного грунта.

В почвенные вытяжки поместить датчик рН и начать регистрацию данных. Результаты исследования проанализировать с классификатором и занести данные исследования в таблицу №1.

Классификатор. По реакции среды (рН) почвы делятся на: очень сильнокислые — <4,0, сильнокислые — 4,1-4,5; среднекислые — 4,6-5,0, слабокислые — 5,1-6,0; нейтральные — 6,1-7,4; слабощелочные— 7,5-8,5; сильнощелочные — 8,6-10,0, резкощелочные — >10,0.

Результаты наблюдения. Таблица №1. Анализ кислотности и щелочности почвы разных образцов почвы.

Образец №1. Почвенный грунт из магазина. Универсальный почвенный грунт.	Образец №2. Лесная почва хвойного леса.	Образец №3. Почва приусадебного участка города Михайловска.
рН = 7.4	рН = 8.0	рН = 7.8
нейтральная почва	слабощелочная	слабощелочная

Эксперимент №2.

Посадка растений Каланхоэ каландива в почвенный грунт трех образцов почвы. 1.Применить способ вегетативного размножения растения Каланхоэ стеблевым черенком. Стеблевой черенок длиной стебля – 10 см, количеством листьев – 7 в течение нескольких дней укоренить в воде до появления придаточных корней.

2. Провести посадку стеблевых черенков Каланхоэ в три образца почвы.

 

Эксперимент №3.

Наблюдение за ростом и развитием растений Каланхоэ в течении определенного промежутка времени.

Данные за наблюдением роста и развития Каланхоэ занести в таблицу №2.

Таблица №2. Морфологическое наблюдение за растениями.

Образец №1. Универсальный почвенный грунт.	Образец №2. Лесная почва хвойного леса.	Образец №3. Почва приусадебного участка города Михайловска.
рН = 7.4 – нейтральная почва.	рН = 8.0 – слабощелочная.	рН = 7.8 – слабощелочная.
Дата. Фото	Дата. Фото	Дата. Фото
Длина черенка: Количество листьев:	Длина черенка: Количество листьев:	Длина черенка: Количество листьев:
Дата. Фото	Дата. Фото	Дата. Фото
Длина черенка: Количество листьев: Цветоносный побег:	Длина черенка: Количество листьев: Цветоносный побег:	Длина черенка: Количество листьев: Цветоносный побег:
Дата. Фото	Дата. Фото	Дата. Фото
Длина черенка: Количество листьев: Цветоносный побег:	Длина черенка: Количество листьев: Цветоносный побег:	Длина черенка: Количество листьев: Цветоносный побег:
Дата. Фото	Дата. Фото	Дата. Фото
Длина черенка: Количество соцветий:	Длина черенка: Количество соцветий:	Длина черенка: Количество соцветий:

 

Вывод исследования. Самая благоприятная почва по критерию кислотности и щелочности по результатам наблюдения.

Абиотический фактор №2: вода.

Эксперимент №1.

Определение электропроводности (жесткости воды) водопроводной воды с помощью датчика электропроводности.

Методика эксперимента.

1.В химический стакан поместить образец исследуемой воды.

2. Опустить цифровой датчик электропроводности в образцы исследуемой воды на 5-7 минут.

3. Определить электропроводность воды с помощью цифрового датчика электропроводности.

4. Проанализировать полученные результаты с классификатором, используя таблицу №3.

Таблица №3. Показатели степени жесткости воды по электропроводности.

Степень жесткости воды	Показатель электропроводности. мСм/см.
Мягкая. Хорошая вода.	Ниже 0.75
Средняя жесткость. Пригодная вода.	0.75-1.5
Жесткая вода. Концентрация солей высокая.	1.5-2.25
Сильно жесткая. Концентрация солей очень высокая.	Выше 2.25

Вывод исследования. Электропроводность водопроводной воды = 0.615. Вода мягкая. Мягкая вода важна для полива комнатных растений: профилактика заболеваний корней, улучшает усвояемость питательных веществ, предотвращает накопления солей и минералов.

Эксперимент №2.

Определение температуры водопроводной воды для полива с помощью цифрового датчика температуры исследуемой среды. Методика эксперимента.

1. В химический стакан поместить образец исследуемой воды, после отстаивания.

2. Опустить датчик температуры исследуемого раствора в образец исследуемой воды на 5-7 минут.

Вывод исследования. Температура воды для полива Каланхоэ: +15 градусов. Благоприятная температура воды для полива важна, так как корни растения чувствительны к перепадам температуры. Слишком холодная или горячая вода может нарушить корневую систему, вызвать стресс у растения и привести к серьёзным последствиям. Периоды между поливами зависят от температуры окружающей среды: летом полив один раз в 10 - 14 дней, а зимой один раз в месяц. Между поливами земляной ком должен высыхать до половины высоты горшка.

Абиотический фактор №3: атмосферный воздух.

Эксперимент.

Определение температуры атмосферного воздуха (окружающей среды) с помощью датчика температуры исследуемой среды.

Методика эксперимента.

1. Разместить датчик температуры окружающей среды в атмосферном воздухе помещения.

2. Измерить температуру воздуха с помощью цифрового датчика температуры исследуемой среды.

Вывод исследования. Благоприятная температура в летнее время в домашних условиях от +20°С до +30°С; зимнее время: +18°С-+20°С.

Показатель температуры воздуха важен для роста растения, так как от температуры зависит процесс фотосинтеза. Слишком высокие или низкие температуры могут замедлить или остановить эти процессы.

 

Практическое занятие №4.

Тема: «Экспериментальное исследование водородного показателя рН кислотности и щелочности различных плодово-ягодных морсов на примере растений родного Края».

Оборудование: цифровой датчик рН, ноутбук, 10 химических стаканов, цилиндр, сито, ложечка, кипятильник.

Расходный материал (пробы): водопроводная вода, дистиллированная вода, образцы растений: смородина черная, смородина красная, ирга, малина, крыжовник, клубника лесная, земляника лесная, калина.

Задача. Исследовать водородный показатель рН домашних плодово-ягодных морсов с помощью цифрового датчика рН образовательного центра «Точка роста», их значение для здоровья человека.

Ход работы.

1. Приготовить ягодный сироп: навески плодов ягод протереть через сито, добавить 100 мл горячей воды.

2. Приготовить ягодный морс: в ягодный сироп добавить 200мл воды комнатной температуры и 10 грамм сахара.

3. В стаканы налить по 30 мл соответствующей пробы напитка - морса. 4. Измерить водородный показатель рН проб напитка с помощью цифрового датчика рН.

5. Результаты записать в отчетную таблицу, используя зависимость между значением рН плодово-ягодного морса и реакцией среды (классификатор). Рисунок №1.

 Рис 1. Классификатор. Зависимость между значением рН и реакцией среды.

 

Таблица. Показатели рН и химическая среда различных плодово-ягодных морсов.

Образец напитка (проба).	Показатели рН напитка.	Химическая среда.
Смородина черная	3.3	Слабо - кислая
Смородина красная	2.9	Сильно - кислая
Ирга	4.1	Слабо - кислая
Малина	3.1	Слабо - кислая
Крыжовник	2.9	Сильно - кислая
Клубника лесная	3.8	Слабо –кислая
Земляника лесная	3.4	Слабо - кислая
Калина	2.9	Сильно - кислая

Вывод исследования.

Домашние свежеприготовленные плодово-ягодные морсы нужно пить, чтобы обогатить организм витаминами и минералами. Исследуемые образцы плодово-ягодных морсов растений: смородина черная, клубника лесная, ирга, малина, земляника лесная имеют слабо-кислую среду (рН от 3.1 до 4.1). Слабокислая среда напитков помогает сохранить кислотно-щелочной баланс организма, который необходим для нормальной работы всех жизненно важных процессов, улучшает усвоение минералов. Исследуемые образцы плодово-ягодный морсов растений: смородина красная, калина, крыжовник имеют сильно-кислую среду, рН=2.9. Поэтому при острых заболеваниях желудочно-кишечного тракта, склонности к аллергии и диабету пить такие морсы нужно ограниченно: суточная норма 2 стакана в день.

Практическое занятие №5.

Тема: «Экспериментальное исследование кислотно – щелочных свойств (рН) травяного чая, приготовленных на основе лекарственных растений сообществ родного Края».

Оборудование: цифровой датчик рН, ноутбук, фарфоровые чашки, химические стаканы, колбы, ложечка, кипятильник.

Расходный материал: дистиллированная вода, водопроводная вода, образцы травяного чая растений родного Края: земляника, ромашка, лопух (репей), одуванчик, зверобой, душица, клевер, мать и мачеха, крапива, Иван - чай, шиповник, подорожник.

Задача. Исследовать с помощью цифрового датчика рН образовательного центра «Точка роста» кислотно – щелочные свойства различных образцов травяного чая, приготовленные на основе вегетативных и генеративных органов цветковых растений.

Ход работы. 1. Навески травяного чая залить горячей водой (кипятком) выдержать 40 минут, процедить. 2. Измерить рН исследуемых образцов травяного чая с помощью датчика рН цифровой лаборатории «Точка роста». 3. Результаты записать в отчетную таблицу, используя зависимость между значением рН травяного чая и реакцией среды (классификатор). Рисунок №1.

 Рис 1. Классификатор. Зависимость между значением рН и реакцией среды

 

Таблица. Показатели кислотно – щелочных свойств рН образцов травяного чая.

№ образца	Растения	Органы растения	Наблюдение: рН - измерение	Химическая среда
1	Земляника	Листья.	6.2	Слабо-кислая
2	Ромашка	Цветы.	6.5	Слабо-кислая
3	Лопух (Репей)	Листья.	6.1	Слабо-кислая
4	Одуванчик	Листья.	6.4	Слабо-кислая
5	Зверобой	Листья. Стебель. Цветы.	6.0	Слабо-кислая
6	Клевер	Цветы.	6.2	Слабо-кислая
7	Мать и Мачеха	Листья	6.2	Слабо-кислая
8	Крапива	Листья.	7.7	Слабо-щелочная
9	Душица	Листья. Стебель. Цветы.	6.1	Слабо-кислая
10	Иван чай (Кипрей)	Листья.	5.7	Слабо-кислая
11	Шиповник	Плоды.	6.0	Слабо-кислая
12	Подорожник	Листья.	6.1	Слабо-кислая

Вывод исследования. Образцы травяного чая из растений: земляника, ромашка, лопух (репей), одуванчик, зверобой, душица, клевер, мать и мачеха, Иван чай, шиповник, подорожник показали слабо-кислую реакцию среды, но значения близки к нейтральной химической среды, рН от 5.7 до 6.5. Нейтральная среда имеет рН=7. Данные чаи не могут повлиять на смещение кислотно-основного равновесия организма человека и являются предпочтительными для употребления.

Более щелочным свойством обладает травяной чай, приготовленный на основе листьев крапивы, рН=7.7, слабо-щелочная химическая среда. Травяной чай с данными показателями рН улучшает обмен веществ в организме, нормализует кислородный энергетический обмен, понижает кислотность внутренней среды организма.