Тренажер для вирішення завдань з генетики

Ідея задачников у вигляді таблиць не нова. Їх використання практикується в багатьох школах при вивченні хімії, фізики та інших "точних наук". Задачник з генетики, оформлений у вигляді таблиці, я виявив в книзі Г.М. Муртазіна "Завдання і вправи з загальної біології" [1]. У той час, близько 15 років тому, коли полиці книжкових магазинів провінційних містечок НЕ ломилися від великої кількості товару, а навчальна і методична література була на вагу золота, така знахідка стала для мене справжнім відкриттям. Основна перевага задачника у вигляді таблиці - компактність, що дозволяє розмножити його для використання учнями на уроці і вдома.

Забезпечення учнів таким типом матеріалу актуально і зараз, так як кількість завдань в підручниках явно недостатньо для вироблення навичок вирішення навіть основних типів, не кажучи вже про завдання на взаємодію генів, зчеплене успадкування і т.д. а збірники завдань з генетики є тільки у невеликої кількості дітей у класі (та й то не завжди).

Йшли роки, і чудова таблиця, знайдена мною в старій методичке і спрямована на вирішення завдань тільки одного типу (дигибридное схрещування). поступово видозмінювалася, доповнюючи новими даними, поки не перетворилася в той варіант, який я пропоную Вашій увазі. Те, що вийшло в результаті, не можна в повній мірі назвати задачником. Це своєрідний тренажер, що дозволяє вчителю виробити в учнів стійкі навички вирішення генетичних завдань основних типів. Він ні в якому разі не є альтернативою існуючим задачник, і може застосовуватися тільки паралельно з ними. Дане обмеження пов'язано перш за все з тим, що в тренажері немає найголовнішого - умови задачі, тому робота з тренажером несе швидше механічний, а не творчий характер. Друге обмеження випливає з першого: всі завдання тренажера "прямі" (або "основні" за визначенням Держстандарту), тобто рішення направлено тільки на обчислення генотипів і фенотипів потомства по відомим генотипам батьків.

Варіант для учня <Приложении1> являє собою аркуш паперу формату А4, складений навпіл (для зручності використання: учні вклеюють його в свої робочі зошити), що містить взаємопов'язані таблиці (таблиця 1, 2, 3) і додаткову таблицю успадкування ознак декількох організмів. Варіант для вчителя <Приложение2> складається з декількох аркушів формату А4, перший з яких дублює тренажер учня, наступний містить таблицю кодів завдань, на решті аркушів - таблиці з відповідями.

Робота з учнів з тренажером

З цією роботою справляються все, навіть найслабші учні, і займає вона всього кілька секунд.

Отже, розглянемо три взаємопов'язаних таблиці з тренажера, призначеного для учнів. З метою економії місця вони наведені частково, повний варіант в <Приложении1>.

За допомогою цієї таблиці учень формує дані про генотипах батьківських організмів, де верхній рядок кожного номера (назвемо цей номер кодом) - генотип за першою парою генів, друга - відповідно по другій. Для моногибридного схрещування беремо тільки верхній рядок кожного номера.

Код задачі 43. припустимо (поки не познайомилися з таблицею 2), що схрещування моногибридное.

Згідно таблиці 1, генотип першого організму гетерозиготний (цифра 4, верхній рядок), другого - гомозиготний домінантний (цифра 3, верхній рядок).

Код задачі 43. нехай це буде дигибридное схрещування.

Генотип першого організму:

за першою парою генів гетерозиготний (цифра 4, верхній рядок);
по другій парі генів гомозиготний домінантний (цифра 4, нижня рядок).

Генотип другого організму:

за першою парою генів гомозиготний домінантний (цифра 3, верхній рядок);
по другій парі генів гомозиготний рецесивний (цифра 3, нижня рядок).

Таблиця призначена для визначення типу схрещування і літерного позначення генів, що відповідають за прояв конкретних ознак (вони в таблиці 3). Для деяких типів успадкування наведені фенотипічні прояви даної ознаки, якщо в результаті схрещування з'являється нове фенотипічніпрояв.

Якщо код завдання на моногибридное схрещування в завданні учня виділено курсивом, то завдання буде на неповне домінування.

Приклад 3 (пов'язуємо дані таблиць 1 і 2):

буква в (див. таблицю 2) - класичне дигибридное схрещування, без зчеплення і інших "наворотів";

ген, який відповідає за прояв першої ознаки, позначений буквою А. за прояв другого - буквою В;

цифри 43 - генотипи батьківських організмів - визначаємо по таблиці 1 (див. Приклад 2).

В результаті отримаємо:

Р аавв х аавв

Дана таблиця призначена для остаточного формування умови задачі і містить вказівки на:

"Головна дійова особа" процесу схрещування. Класичний приклад - дрозофілу - учитель може замінити на будь-який інший організм (хоч на тих же "Смішариків" з дитячого мультфільму - це не має значення), але ознаки і їх взаємодія доведеться підбирати відповідно до організмом і науковими даними. Важливо акцентувати увагу дітей на слові "модель": адже ми проводимо схрещування "на папері" і отримуємо "паперовий" варіант відповіді, а в справжніх дослідах результати можуть відрізнятися від наших розрахунків (зберігаючи при цьому статистичну закономірність успадкування даного типу).
конкретна ознака, відповідний гену з таблиці 2 і форми його фенотипического прояви.

Приклад 4 (пов'язуємо дані таблиць 1, 2 і 3):

В результаті роботи з таблицями 1 і 2 ми практично сформували умову задачі

(Див Приклад 3). Доповнимо його даними з таблиці 3:

ген А "відповідає" за забарвлення тіла, і фенотип першого батька по цій парі генів буде представлений білою забарвленням (тому що генотип гетерозиготний), забарвлення тіла другого з батьків також буде білою (гомозиготний домінантний за першою ознакою);
ген В формує колір очей нашої моделі. У першого з батьків очі будуть червоні (гомозиготний домінантний за другою ознакою), у другого - білі (гомозиготний рецесивний по другій ознаці).

Запис у зошиті учня:

А - біле забарвлення тіла

а - чорне забарвлення тіла

В - червоні очі

Р аавв х аавв

Р Аа ВВ х АА ст
бел. черв. бел. бел.

Таким чином, ми отримали звичайну генетичну задачу.

Використання тренажера учителем <Приложение2>

Одна з основних таблиць в варіанті для вчителя - таблиця кодів завдань, що представляє собою стовпчики із зазначенням типу успадкування та рядки, що містять код номера завдання. На перетині шпальти і рядки отримуємо повний код завдання, наприклад А47. Таким чином, таблиця складається з ячейок для всіх завдань тренажера (їх 810). У кожному осередку може бути записана наступна інформація:

варіант вирішення завдання (про це трохи нижче);
позначки вчителя типу: дз (завдання задана додому), інд№. (Завдання дана конкретному учневі з порядковим номером згідно журналу), зач (завдання входить в залікову роботу) і т.д.

У міру вирішення завдань вчитель закреслює або зафарбовує відповідні осередки, що дозволяє бачити тільки номера ще невирішених завдань. Використовуючи цю таблицю, вчитель складає індивідуальні і фронтальні послідовності, роблячи при цьому позначки у відповідних осередках.

Друга таблиця включає в себе відповіді на завдання.

Ймовірно, ви Ви помітили, що номери батьківських генотипів в таблиці 1 учнівського тренажера дублюються. Наприклад, завдання А11, А12, а13 і т.д. абсолютно однакові. Крім того, однаковими будуть завдання будь-якого типу успадкування з номерами 12 і 21, 13 і 31 і т.д. Навіть для дигибридного схрещування таблицю 1 можна було б скоротити до 6 рядків (а для моногибридного до 3), але таким чином різко зменшилася б кількість завдань кожного типу, і індивідуалів робота дітей була б неможливою. Таким чином, 81 завдання на моногибридное схрещування - це насправді всього 6 однакових завдань, тільки з різними номерами. Однакові завдання об'єднуються в "варіанти". Отже, таблиця відповідей на завдання складається з номера варіанту і його рішення. Номер варіанта для кожного завдання включений в відповідному полі кодів завдань. Це зручно, коли підбираєш індивідуальні послідовності: відразу видно, які завдання включати в послідовність, щоб вони не дублювалися. Це допомагає при перевірці завдань учнів: за кодом завдання в таблиці кодів дивимося, до якого варіанту вона відноситься, в таблиці відповідей знаходимо цей варіант і бачимо готову відповідь.

В <Приложение2> містяться рішення тільки на завдання по моногібрібному повного спадкоємства. Відповідно, і варіанти в таблиці кодів проставлені тільки в осередках для стовпця а. По-перше, це пов'язано з обмеженням розміру опублікованого матеріалу. А по-друге (знаю з власного досвіду), учитель буде використовувати тільки той матеріал, який він "прогнав через себе", в якому є і його власний внесок. Сподіваюся, що будь-який вчитель біології при бажанні зможе виокремити варіанти із завдань на конкретний тип спадкування і самостійно доповнити таблицю відповідей і таблицю кодів необхідними даними.

Підводячи підсумок, хотілося б сказати, що даний тренажер - це той випадок, коли легше показати, ніж пояснити. Роздрукуйте таблиці з додатків 1 і 2, покладіть їх перед собою і ще раз уважно прочитайте мої пояснення - повірте, все відразу стане на свої місця.

Методика використання тренажера в навчальному процесі

Роботу з тренажером рекомендую починати в 9 класі при вивченні основ генетики. На першому уроці після з'ясування закономірностей успадкування на прикладі менделевского гороху видаю дітям тренажери і показую принцип роботи з ними. Дві-три завдання вирішуються фронтально біля дошки з докладним поясненням (і коригуванням вчителем), потім - самостійна робота.

Тут все залежить від фантазії і творчого підходу вчителя. Запропоную лише кілька варіантів.

На листочках, які роздаю дітям - послідовності кодів завдань, у кожного учня своя послідовність. Наприклад: А12> а24> А57> і т.д. Звертаю увагу не тільки на кількість і якість вирішених завдань, а й на дотримання правил оформлення (до цього необхідно привчати дітей з першого уроку). Послідовність можна вибудувати за ускладнення (кожна наступна задача складніша за попередню) або диференціювати послідовності окремо для слабких і сильних учнів (це особливо актуально при вирішенні задач на взаємодію генів і зчеплене успадкування в 10 класі).

Кількість завдань у даному тренажері перекриває потреби в індивідуалізації навіть для класів з 30 чоловік. А то, що завдання у всіх практично однакові, учні, як правило, не помічають: номери-то різні, та й неможливо шукати по класу схожу задачку, коли кожен зайнятий своїм делом.Такім чином виключається можливість списування.

Напевно ви бачили такі завдання в дитячих журналах: "З'єднай точки по порядку і вийде малюнок. ". Близько точок замість цифр напишіть коди завдань, і тоді при вирішенні послідовності у учня з'явиться картинка. Попросіть у вчителя інформатики такі малюнки, вони использутся при пояснень алгоритмів на прикладі об'єктів "Робот", "Промисловий дизайнер", "Черепашка" і т.д. Такий варіант можливий як індивідуальний домашнього завдання.

Готове завдання на малювання цієї рибки і кілька простих малюнків такого типу Ви знайдете в <Приложении3>.

Завдання "геометричного" типу

Результат виконання завдання

На аркуші паперу намалюйте, наприклад, стилізований силует птиці і рамочку навколо нього (нехай це буде яйце, в якому сидить пташка). Розбийте малюнок лініями на кілька (не дуже велика кількість) частин. У кожну частину впишіть код завдання таким чином, щоб завдання з одним типом розщеплення були всередині пташки, а з іншим -снаружі. Намалюйте під "вийшов незрозуміло що" легенду, як в MS Exel: якого типу розщеплення який колір відповідає. Вирішуючи завдання (тепер уже в довільному порядку) і зафарбовуючи в певні кольори частини малюнка, учень при правильному вирішенні всіх завдань отримає розфарбовану картинку (в даному випадку пташку всередині яйця). Таке завдання може включати відразу кілька типів завдань, і тоді малюнок може бути різнобарвним. Рекомендую як єдиного домашнього завдання протягом вивчення всієї генетики або декількох пов'язаних тем (наприклад, на взаємодію генів). Готове завдання з малюнком цієї пташки всередині яйця і кілька силуетів для складання завдань такого типу знаходяться в <Приложении4>.

Завдання "художнього" типу

Результат виконання завдання

Дані для складання таблиць накопичувалися протягом багатьох років. Приходили колишні учні - сьогоднішні студенти медичних ВНЗ і училищ і приносили нестандартні, оригінальні завдання, багато відомостей було взято зі старих ВУЗовских підручників і лекцій, допомогли різні сайти, присвячені біології. На жаль, інформація про ці джерела не збереглася, тому, заочно завдяки тих, чиї дані були використані при розробці тренажера, я приношу свої вибачення за неможливість розміщення посилань на джерела.

Намагаючись бути максимально точним з точки зору біологічної науки, все-таки не можу гарантувати їх 100% точність і відповідність реальних даних. Наприклад, не вдалося знайти достовірних відомостей про епістатічном взаємодії генів дрозофіли, під питанням залишається група зчеплення генів ВG. Але, на мій погляд, ці недоліки не мають фатальних наслідків. Все-таки середня школа - НЕ аспірантура, та й більшість вчителів не є професорами і докторами наук. Використання даного тренажера допомагає учневі навчитися вирішувати найпростіші генетичні завдання, і тільки. А точна наука може почекати до тих пір, поки Учень стане відомим Вченим.

Муртазін Г.М. Завдання і вправи з загальної біології: посібник для вчителів. М. Просвітництво, 1981.