327
з історії

164
учня

97
для 11 классу

303
відкореговано


Вашій увазі

510
кейсів
Останнє оновлення:
27.03.2017


Кейс-урок «Складний світ найпростіших»
Кейс-урок «Складний світ найпростіших»

Розділ: Науки, природа та людина

Рівень (клас): 5 - 9

Тема: Біологія

Мета: Розкрити таємниці світу найпростіших, визначити їх роль і значення в навколишньому світі

Яка інформація мене тут чекає?

  • До якого царства в живій природі належать найпростіші?
  • Який вплив мають найпростіші на навколишній світ?
  • Чи є серед них хижаки?
  • Для чого вони потрібні? Чи є серед них корисні?
  • Які практичні та фундаментальні знання мені стануть у нагоді?
  • Які найпростіші "найдавніші"?
6 розгорток з предметів, явищ та практик:
Вступ

Скільки місця потрібно для існування 3 000 000 живих істот? Усього 1 мілілітр! А організм людини вагою 80 кг містить до 2,5 кг мікробів!

І серед них вирує боротьба за виживання, конкуренція за територію і ресурси. За незначний на наш погляд проміжок часу в світі найпростіших проходить зміна кількох поколінь!

Чи такий вже простий світ найпростіших? Знайдемо відповідь на це запитання!

Біологія
Амеба – це тварина? На перший погляд одноклітинний організм важко віднести до царства тварин або рослин, адже, поруч зі спільними ознаками, вони все-таки мають істотні відмінності. Хоча певний (і досить тривалий!) час найпростіші були розділені по цих двох царствах.

Але коли вчені з’ясували, що спільних рис в таких одноклітинних організмів значно більше між собою, ніж з їх багатоклітинними «сусідами» по царствах рослин та тварин, їх об’єднали в окреме царство Протистів або Найпростіших.

Найпростіші – це тварини, тіло яких представляє собою одну клітину, а функції ним виконуються як для окремої живої істоти. Це клітинний рівень організації життя. Загальна кількість видів найпростіших становить близько 70 000. Сам термін «протисти» був введений Ернстом Геккелем ще 1866 році, а відкриті вони були взагалі в 1673 році Антоні ван Левенгуком. Завдяки своєму винаходу – мікроскопу – він побачив неймовірно малих істот в краплині води.

Ось так виглядає краплинка води під мікроскопом:

Якщо найпростіші – це одна клітинка, то виникає логічне питання: хто має складнішу будову – найпростіші чи окрема клітина організму? Однозначною відповіддю буде: найпростіші! Адже клітини багатоклітинного організму, виконуючи якусь певну функцію, входять до складу спеціалізованих клітинних груп – тканин. А от клітинка найпростішого заміняє йому все тіло з його спеціалізованими тканинами і органами. Пересвідчитися в цьому ви можете самостійно, просто порівнявши будову двох таких клітин:

 

Царство найпростіших також складається з багатьох таксонів: можна виокремити саркодових, джгутикових, споровиків, гриби. Одноклітинні організми здатні також об’єднуватися в колонії. Які ж саме функції виконують "клітини-організми" найпростіших?

 

 

Середовищем існування для найпростіших можуть бути водні об’єкти, ґрунти, інші організми або неживі фрагменти навколишнього середовища.

Якщо розглядати найпростіших як частину біосфери, то вони займатимуть таке місце в ланцюгах живлення:

 

Чим же подібні, а чим відрізняються між собою різні види найпростіших?

Для наочності спільні і відмінні ознаки можна проілюструвати діаграмою (згідно джерела disted.edu.vn.ua/courses/learn/2038):

 

Завдання:


Спробуйте на основі цієї діаграми сформувати із попередніх ілюстрацій-таблиць  порівняльну характеристику пар організмів (на вибір): евглена – амеба, амеба – інфузорія, інфузорія - евглена.
Якщо кожна така клітина – організм («тварина»), можливо, існують і спеціальні зоопарки?

Так, існують. Наприклад:

Питання:


Подумайте, чи така будова сприяє стійкості найпростіших порівняно з багатоклітинними організмами, чи навпаки, робить їх вразливішими?
Математика

Усі найпростіші здатні до розмноження поділом. Це надзвичайно швидкий процес для стороннього спостерігача:

Таку властивість використовують для розведення так званої «чистої культури» інфузорії. Інфузорію використовують для годування мальків багатьох видів акваріумних риб. Ось як відбувається виведення чистої культури в краплині свіжої води (зверніть увагу на швидкість розмноження інфузорії):

Отже, наприклад, на початку до краплинки свіжої води «перебігло» 3 інфузорії. Поділ клітини відбувається кожні 20 с (для прикладу). Скільки ж матимемо інфузорій через 2 хвилини?

Врахуємо, що поділ інфузорій не відбувається одночасно. Але для спрощення розрахунку додамо собі ще додаткову умову – усі інфузорії почали ділитися одночасно в «новій краплі», відразу після переходу.

Якщо ми враховуємо тільки ці інфузорії, то до кінця першої хвилини їх кількість буде такою:

 

Тоді для другої хвилини кількість буде такою:

 

Якби ми враховували, що не всі інфузорії почали ділитися одночасно, то підрахунок би трошки відрізнявся, але число все одно було би вражаючим! Такі ряди чисел називаються прогресією. Вони досить часто зустрічаються в природі. Прогресіям підкоряється і розвиток комах, а не тільки мікроорганізмів: наприклад, тля здатна за 1 місяць літа залишити 300 000 000 нащадків!

Побудуємо графік зростання популяції інфузорій в новій краплі. По осі абсцис відкладемо час, а по осі ординат – кількість особин в краплині. Використаємо такі координатні точки:

 

Тому потрапляння навіть незначної кількості хвороботворних чи паразитуючих найпростіших в організм є небезпечним. Разом з тим, використання їх в якості корма для інших організмів чи біотехнологічної сировини дуже перспективне, адже вони володіють надзвичайною здатністю самооновлення популяції, відтворення та зростання.

Завдання:


Використовуючи запропоновану схему дій, розрахуйте, якою буде кількість інфузорій в краплині через 3 хвилини, якби до неї перейшло тільки 2 інфузорії. Порівняйте з результатом у прикладі: що дасть більшу кількість нащадків, 2 інфузорії за 3 хвилини чи 3 інфузорії за 2 хвилини?
Наука/Екологія

Швидке відновлення кількості, значна здатність адаптуватися, наочність реакцій на подразники роблять найпростіших цінними тест-об’єктами. Про що йде мова? Що таке біотестування?

Біотестування – оцінка якості середовища (води, ґрунту, повітря, спеціального субстрату) за реакцією тест-об’єкту. Це один із поширених методів сучасного екологічного контролю. Найчастіше використовують інфузорій. З них дуже легко отримати «чисту культуру», і кількість відновлюється досить швидко. Геном інфузорій містить близько 27 000 генів, а геном людини – 25 000 (тому важко сказати, хто тут найпростіший).

Як проводять біотестування? Інфузорій чистої культури вносять в середовище, яке тестують (об’єм фіксований, кількість дослідів не менша 3 для кожного середовища) і через певний час проводять розрахунок кількості особин, які лишилися. Цей метод використовують як окремо, так і в комплексі з іншими дослідженнями. Таким чином часто перевіряють ліки, питну воду, полімерні матеріали. Є дослідження по біотестуванню харчових добавок.

В більшості старих методик використовували візуальне спостереження за допомогою мікроскопу. Але це важко, довго і незручно! І тоді на допомогу прийшли складні прилади і спеціально написані програми. Що ж саме використовують? Насамперед, оптичні прилади і лазерні спектроскопи:

 

А чи можна провести екологічну оцінку, не забираючи об’єкти із природного середовища? Наприклад, оцінити стан водойми за тими самими інфузоріями у тій водоймі, де вони і живуть. Можна, і цей метод називається біоіндикацією! Цей метод відносно простий, наочний і тому використовується для первинної оцінки екологічного стану навколишнього середовища.

Сучасні стандарти і нормативи, в тому числі і міжнародні та загальноєвропейські, опираються саме на такі методи.

В якості об’єктів-індикаторів стану навколишнього середовища використовують не тільки інфузорій. Наприклад, для водних об’єктів існує таке поняття, як зона сапробності: по тому, які види організмів в якій кількості мешкають у воді, можна оцінити її чистоту. Адже деякі організми виживають тільки в чистій воді, багатій киснем. А є такі, які чудово мешкають в брудних болотах, адже там багато поживних речовин, а кисень їм зовсім не потрібний. Які ж зони існують і які організми є їх індикаторами?

Методи біоіндикації активно використовуються мережею глобального моніторингу стану довкілля та регіональними і локальними складовими. Моніторинг – система спостереження із спеціальних станцій, лабораторій і постів для контролю за станом довкілля. Включає і супутникову мережу для космічного спостереження, і лабораторії на місцях, які використовують біоіндикацію та біотестування.

Завдання:


Спробуйте себе в ролі спеціаліста з біомоніторингу. Коли будете поблизу водойми, струмка або іншого об’єкта придивіться до якості води. Чи вона прозора, чи є в ній водорості, личинки, поденки?

Якщо вода цвіте або вона мутна, то можливо в ній є найпростіші. За можливості роздивіться краплину води при збільшенні (під мікроскопом чи лупою).

Чи вдалося знайти найпростіших? Зробіть висновок про зональну приналежність водойми. Створіть «протокол біоіндикаціного обстеження водного об’єкту»:

 

Здоров’я

У світі найпростіших існує багато таких, які здатні викликати хвороби. Деякі з них мешкають в природному середовищі, а от деякі являються паразитами. Познайомимося з ними «ближче».

Амеба. Звична з уроків біології найпростіша істота, яка має псевдоподії і не має певної форми. Мешкає переважно у водоймах.

Вона є збудником амебіазу – кишкової інфекції, яка може спричинити навіть виразку кишечнику. Переносником амеби можуть бути мухи, а може бути питна вода та харчові продукти.
Сонна хвороба це захворювання, поширене тільки в Африці в межах між 15 °пн.ш. і 28 °пд.ш. Щороку сонну хворобу діагностують у 50 — 70 тис. осіб. Смертність від сонної хвороби настільки висока, що, наприклад, в деяких районах Уганди чисельність населення за 6 років знизилася з 300 тис. до 100 тис. осіб.

Тільки в Гвінеї щорічно фіксували 1500–2000 смертей. На боротьбу з цією страшною недугою 36 країн Африканського континенту, де вона лютує, щорічно витрачають близько 350 млн доларів на рік, проте до теперішнього часу все ще не створено вакцини проти сонної хвороби.

Збудником є трипаносома, частина життя якої проходить в організмі людини, адже вона є паразитом. Переносить її муха цеце, що передає збудник в організм людини при укусі. Ось так трипаносоми виглядають в зразку крові хворого:

 

Спочатку, на першій стадії хвороби, спостерігають високу температуру тіла, головний біль, біль у суглобах, свербіж. Ці симптоми з’являються після того, як від укусу минуло 7-21 днів (інкубаційний період, як у більшості інфекційних захворювань).

Друга стадія починається через декілька тижнів або місяців, і її симптомами є порушення свідомості та орієнтації, погана координація, відсутність чутливості та порушення сну. З розвитком інфекції симптоми сонної хвороби проявляються щоразу сильніше. У хворих відсутній осмислений вираз обличчя, відвисає нижня губа, опускаються повіки. Пацієнти немов впадають в ступор і чим далі, тим важче спонукати їх виконувати найпростіші дії.

Лікування досить складне, не завжди ефективне, тому важливою є саме профілактика.

Історія/Археологія
Як давно з’явилися на Землі перші найпростіші? Вчені вважають, що близько 3 млрд. років тому. Перші простіші харчувалися неорганічними речовинами, які були розчинені в чисельних водоймах.

З плином часу кількість доступної речовини почала зменшуватися, і перші найпростіші мали б загинути. Але почали діяти механізми пристосування! Частина з них «навчилася» використовувати сонячну енергію, і так з’явилися предки рослин. А деякі почали харчуватися іншими видами простіших. Вони стали прапращурами тварин – рослиноїдних та хижих. І так вибудувалися перші ланцюги живлення, якими «огорнута» і сучасна Земля.

Найжвавіші еволюційні зміни відбувалися саме в той час, коли планета була молода. Конкуренція і постійна необхідність виживання змушувала організми пристосовуватися, змінюватися. В основі лежав рух. Так з’явилися органи руху: псевдоподії амеби, війки інфузорій, джгутики евглени. Деякі найпростіші почали об’єднуватися в колонії, наприклад, вольвокс.

Далі пристосування закріплювалися, передавалися нащадкам. Невдалі «вмирали» разом з носіями, відсіювалися самою природою.

В джерелі pti.kiev.ua/uroki/uroki11/109-rozrobki-urokiv-do-temi-istorichnijj-rozvitok-ta.html так представлені описані процеси:

 

Як же виглядали ці найдавніші найпростіші?

 

Завдання:


Знайдіть інформацію про один із викопних видів найпростіших. Підготуйте про нього невеличке повідомлення. Можете проілюструвати. Особливу увагу зверніть на те, чи зберігся цей вид до наших днів, чи приймав участь у формуванні сучасних осадових гірських порід? Поцікавтеся, яких саме?
Емоції

Хто хотів би погратися з амебою? Більшість сказали би: «Фу!» Але і вона може бути забавною та милою… Якщо вона – плюшева іграшка.

 

Плюшеві мікроорганізми почали свою історію в 2002 році. Їх придумав Дрю Олівер, на той момент молодий випускник Гарварда. Він вирішив, що збільшені в багато разів різнокольорові мікроби будуть виглядати зовсім не страшними, а «прикольними»!

Хворому другові можна подарувати плюшевого мікроба «Застуда» замість листівки «Видужуй!».

 

Такі іграшки виконані у формі справжніх мікробів чи клітин. За ці роки їх було продано більше 10 000 000 штук.

Кожна з них має детальний опис, що розказує, що це за істота чи клітинка, які в неї особливості. Отже, такі іграшки не тільки забавні, а ще й пізнавальні.

Питання:


Подумайте, чи хотіли би ви таку іграшку? Якщо так, то яку саме?
Акселеративні та інтерактивні методи

«Мікроскопічний зоопарк» 

Суть гри: Можна використовувати як командну гру або як індивідуальне завдання. Увімкніть фантазію і уявіть собі, що ви – «найпростіший». Уявили? Як ви маєте рухатися? На що ви схожі? Представте ваш «персонаж», а інші мають вгадати. Кожен вгаданий персонаж приносить бал тому, хто його вгадав і тому, хто його «представив». Чим більше вгаданих персонажів, тим краще, тим більше балів на рахунках команд!

МЕТА: Активізувати фантазію, творчість, кмітливість, «увімкнути» гарний настрій та позитивне мислення, навчити командній роботі та делегуванню повноважень, потренувати свої акторські навички. 

 

Підведення підсумків уроку:

Найменування

Зміст

1

Результати кейс-уроку можно доповнити такими знахідками учнів:

 

2

Які 3 сайта допомогли знайти найбільш значущу інформацію?

http://edufuture.biz/

http://shkolyar.in.ua/nayprostishi

http://disted.edu.vn.ua/courses/learn/2038

3

В допомогу учню та коучу:

http://edufuture.biz/

http://intranet.tdmu.edu.ua/data/kafedra/internal/med_biologia/classes_stud/uk/med/biol/ptn.2001.htm

4

Де брати інформацію для кейса:

http://edufuture.biz/

http://shkolyar.in.ua/nayprostishi

http://techno.bigmir.net/discovery/1540047-Chudesa-v-kaple-vody--Neverojatnye-sucshestva-pod-mikroskopom--FOTO--VIDEO-

http://disted.edu.vn.ua/courses/learn/2038

http://ru.osvita.ua/vnz/reports/biolog/27119/

http://olympica.com.ua/704013-yak-z-yavilisya-tvarini.html

http://www.ammonit.ru/fossil/38.htm

http://www.ievbras.ru/ecostat/Kiril/Library/Book1/Content244/Content244.htm

https://uk.wikipedia.org/wihttps://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D0%BC%D0%B5%D0%B1%D1%96%D0%B0%D0%B7ki/%D0%90%D0%BC%D0%B5%D0%B1%D1%96%D0%B0%D0%B7

http://giant-microbes.ru/

5

Локація проведення кейс – уроку:

Кейс-урок проходить укласі. Можливе проведення в бібліотеці або лабораторії.

6

Змагальність:

Команди хлопчиків та дівчаток

Рахунок склав:….

Завдання для них: Кожна з команд обирає собі напрямок для підготовки «міні-проекту» «Корисні властивості найпростіших» або «Найпростіші, але небезпечні». Проект має містити опис негативних або позитивних властивостей найпростіших, оцінку, яке це значення має для людства. Проект може бути проілюстрований малюнками, графіками, схемами за бажанням авторів. При оцінці проекту потрібно враховувати аргументованість і цілісність матеріалу, доцільність ілюстрацій.

 

7

Домашнє завдання

Оберіть «головного героя» - один з видів найпростіших, увімкніть фантазію і спробуйте розробити його Анкету для якоїсь соціальної мережі. Не варто буквально сприймати усі опції існуючих анкет. Можете фантазувати! Серед вподобань можна писати, чим цей організм харчується, як реагує на подразники. А в «адресі» вказати, в яких середовищах та місцевостях мешкає. Вмикайте креатив та фантазуйте досхочу!

8

Тривалість:

90 хв (спарений урок)

 

9

Можливість проведення з учнем-дублером

можливо.

10

Отримані результати і напрацьовані компетенції:

Знання про світ найпростіших, їх місце в природі та ієрархії живих організмів.

Знання про еволюційне значення найпростіших.

Знання теоретичних основ та практичні навички з первісної біоіндикації навколишнього середовища.

11

Теги:

Протисти, найпростіші, джгутикові, саркодові, інфузорія, амеба, евглена, вольвокс, гетеротрофи, автотрофи, мікотрофи, біотестування, біоіндикації, амебіаз, сонна хвороба

 

12

Автори:

Грабовська Лариса Леонідівна

13

Брали участь в розробці кейса

 

The End

«Знання завжди повинні бути свіжими!»

Цікаві факти

Протягом життя у людини виділяється така кількість слини, що нею можна заповнити два басейни середнього розміру.

Знайшли помилку? Виділіть текст та натисніть Ctrl + Enter, ми будемо Вам дуже вдячні!

Знайшли помилку? Виділіть текст та натисніть Ctrl + Enter, ми будемо Вам дуже вдячні!