Issuu on Google+

3, 2012 передплатний Індекс 74643

«Учитель рокУ-2012» У номінації «біологія» Державний освітній станДарт з біології і хімії активатори навчання Учнів моДелювання біомолекУл

ПосПіШайте ПереДПлатити

на іі Півріччя

наУково-метоДичні фахові жУрнали детальнІше на PEDPRESA.com


Офіційна інфОрмація

Всеукраїнський конкурс «учитель року–2012» у номінації «Біологія» світлана Фіцайло, головний спеціаліст МОНмолодьспорту ІІІ (заключний) тур Всеукраїнського конкурсу «Учитель року - 2012» у номінації «біологія» відбувся 10 – 17 березня у м. Запоріжжі. У ньому взяли участь: Бурлака Ніна Володимирівна – учитель біології НВК «Школа-гiмназiя» № 10 ім. Е.К. Покровського м. Сімферополя, учитель-методист (Автономна Республіка Крим); Мамчур Євгенія Іванівна – учитель біології Погребищенської СЗШ І-ІІІ ступенів № 2, учитель-методист (Вінницька область); Косміна Таміла Іванівна – учитель біології комунального закладу «Луцький навчально-виховний комплекс «Гімназія № 14», спеціаліст вищої категорії (Волинська область); Пушко Інна Володимирівна – учитель біології Солонянської середньої загальноосвітньої школи №1 І-ІІІ ступенів, спеціаліст І категорії (Дніпропетрівська область); Некрасова Анжела Вікторівна - учитель біології Рибинської загальноосвітньої школи І-ІІІ ступенів, старший учитель (Донецька область); Липовий Сергій Віталійович – учитель біології Житомирської загальноосвітньої школи І-ІІІ ступенів № 21, спеціаліст вищої категорії (Житомирська область); Стеців Людмила Євгеніївна – учитель біології Ужгородської гімназії, старший учитель (Закарпатська область), Кірєєва Валентина Іванівна – учитель біології НВК № 5 м. Енергодар, старший учитель (Запорізька область); Іванишин Вікторія Михайлівна – учитель біології Івано-Франківського природничо-математичного ліцею, спеціаліст вищої категорії (Івано-Франківська область); Степанов Степан Олексійович – учитель біології Богуславської загальноосвітньої школи І-ІІІ ступенів № 2, учитель-методист (Київська область); Тасенко Людмила Олександрівна – учитель біології Навчально-виховного об’єднання «Загальноосвітній навчальний заклад І-ІІІ ступенів № 16 - дитячий юнацький центр «Лідер» Кіровоградської міської ради, старший учитель (Кіровоградська область); Середа Тетяна Володимирівна – учитель біології Рубіжанського ліцею, старший учитель (Луганська область); Кріцак Надія Ярославівна – учитель біології Варязької СЗШ І-ІІІ ступенів. Сокальського району, спеціаліст вищої категорії (Львівська область); Терещенко Тетяна Миколаївна –

Майстер-клас «Я роблю це так» © Фіцайло С. С., 2012

Переможниця конкурсу Мар’яна Криворучко

учитель біології Миколаївської гімназії № 41, спеціаліст вищої категорії (Миколаївська область); Фумжі Євгенія Миколаївна - учитель біології Новоіванівської загальноосвітньої школи І-ІІІ ступенів Арцизького району, спеціаліст І категорії (Одеська область); Карпенко Світлана Іванівна – учитель біології Кременчуцького ліцею інформаційних технологій № 30 імені Н. М. Шевченко, учитель-методист (Полтавська область); Кондрашкіна Світлана Миколаївна учитель біології Городищенської загальноосвітньої школи І-ІІІ ступенів Березнівського району, старший учитель (Рівненська область); Судніцина Людмила Миколаївна – учитель біології Лебединської спеціалізованої школи І-ІІІ ступенів № 7, старший учитель (Сумська область); Тимчук Людмила Трохимівна – учитель біології Кременецької спеціалізованої школи І-ІІІ ступенів № 2, старший учитель (Тернопільська область); Волкова Тетяна Іванівна – учитель біології Харківського приватного навчально-виховного комплексу «Вересень», учитель-методист (Харківська область); Супруненко Оксана Василівна – учитель біології Широкобалківської загальноосвітньої школи І-ІІІ ступенів Білозерської районної ради, спеціаліст вищої категорії (Херсонська область); Віркун Валерій Олексійович – учитель біології Хмельницького навчально-виховного комплексу № 4, учитель-методист (Хмельницька область), Криворучко Мар’яна Володимирівна – учитель біології Смілянського навчально-виховного комплексу «Дошкільний навчальний заклад – загальноосвітня школа I-III ступенів № 15», спеціаліст І категорії (Черкаська область); Буджак Тетяна Віталіївна – учитель біології Чернівецького ліцею № 3 медичного профілю, учитель-методист (Чернівецька область); Куценко Олена Анатоліївна – учитель біології Чернігівської ЗОШ І-ІІІ ступенів № 29, старший учитель (Чернігівська область), Романова Ірина Юріївна – учитель біології Київської гімназії східних мов № 1, старший учитель (м. Київ); Карбашова Катерина Володимирівна – учитель біології Севастопольської загальноосвітної школи I–III ступенів № 18, спеціаліст вищої категорії (м. Севастополь). (Закінчення див. на с. 11)


ДивОсвіт прирОДи

ЗахоплиВа горихВістка чорна (Закінчення. Початок див. на с. 41)

У

наступні сонячні дні трохи більше від одного мівранці самці починасяця, зважаючи, що поза ють активно співати. гніздом вони догодовують Пісня їхня простенька, непташенят близько тижня. тривала, але дзвінка і щеЯк правило, в першій побетлива. Виконують її пталовині червня в них почихи за принципом – наша нається другий цикл розпісня гарна й нова, помноження. Нерідко другий чинаєм її знову. Повторювиводок виростає в тому ють завзято, раз по раз. У самому гнізді, що й перкоротке щебетання майже ший. У кладці горихвісток обов’язково вставляють 4 – 6 яєць, інколи 7, і така шиплячо-тріскучий звук, сама чисельність виводків, за яким дуже й дуже легко хоча серед яєць траплявпізнати пісню цієї горихються розбовтки. вістки. Самець для співу Птахів з гніздовою позлітає на підвищення на ведінкою інколи спостеріобраній гніздовій території гають і в першій половині – полюбляє співати на гре- Самець горихвістки чорної вправно здобуває поживу для пташенят серпня, тому виникає забенях дахів, антенах, у радіусі 20–100 м від центра питання: чи не розмножується чорна горихвістка тричі ділянки. на рік? Утім, найімовірніше, таке запізніле гніздування Самка поводиться потаємніше, вона обирає міс- – це результат упливу несприятливих погодних умов, це для гнізда – заглибини і розколини у стінах через які два цикли гніздування розтягнулися на три будинків, неглибокі напівніші, технічні пристрої у місяці, птахи можуть відкладати повторні кладки після вигляді коробок, щілини в купах каміння, прикоре- втрачених перших або других. Проте якби таки були неві частини густих заростей, частенько мостить треті кладки, пташенята з них цілком могли б стати гніздо у старих гніздах сільських ластівок. Лаштує самостійними й зміцніти до початку осінньої міграції. кубельце тільки самка, ківшик гнізда вистеляє во- Чорні горихвістки, які гніздяться в Європі, належать лосом, шерстю, пір’ям. Все це вона робить крадь- до близьких мігрантів, відлітають на зимівлю відносно кома, як і належить розважливій пташині. недалеко – до Південної Європи і Північної Африки. Але коли ви зайдете на гніздову ділянку птаха, Горихвістки – комахоїдні птахи, поживою їм слугують самка не полетить геть, не сховається, а навпаки, метелики, мухи, гусінь, павуки. В їхньому раціоні траз тихим потріскуванням, яким виражається і легка пляються й соковиті ягоди, наприклад шовковиця. схвильованість, і зацікавленість, підлетить на відУ передвідлітний час, у кінці серпня – вересні, стань 3 – 5 м до вас. Сяде, наприклад, на дах най- розосереджені зграйки чорних горихвісток тримаближчої невисокої споруди і роздивлятиметься: чи ються по населених пунктах на будівельних майви не надто велика загроза для її гніздечка. Манери данчиках, по малоповерхових спорудах біля стапташки прикметні: вона може трохи нахилитися діонів, гаражів тощо. Зблизька в таких зграйках вперед і різко піднятися або наче трохи присісти можна почути характерний шиплячо-тріскучий поі так само різко вирівняти ноги-цівочки. Наче від клик пташок. Відлітають на зимівлю вони в жовтні, хвилювання, від таких різкуватих рухів птах кілька але не зникають повністю з нашої країни, окремі разів посіпає хвостом, він іграшково дрібно за- птахи, здебільшого самці, інколи зимують у містах тремтить. Ця вправа може бути повторена кілька Півдня і Центру. На півдні Криму чорні горихвістки разів, вона властива як самкам, так і самцям. При в невеликій кількості стали зимувати регулярно. цьому птах просто випромінює товариськість, наче Іноді дивуєшся, що птахи знаходять комфорт у закликає до мирного співіснування. Хіба можна не штучних умовах. Невже людина чинить, як справпіддатися такому прояву довіри? жній творець, блага для живої істоти? ВиявляєтьКвітневої пори горихвістки будують гнізда, перші ся, діяльність людини викликає не лише планетаркладки яєць з’являються у них на початку травня. ні катаклізми й місцеві екологічні катастрофи, а й На насиджування витрачається 12 – 14 днів, при- створює гарні умови хоча б для такої товариської чому цим займається також тільки самка. До виго- пташини, як горихвістка чорна. Це таки дивує, але й довування пташенят приєднується і самець. З гніз- радує тим, що, схоже, ми, якщо постараємося, здатні да ще короткохв��сті пташенята вилітають на 14-й на добрі справи. Чи ні? Що б то відповіла на таке –17-й день життя. Один гніздовий цикл птахів триває чорна горихвістка, яка усім на втіху захопила нас? © Архипов О. М., 2012


МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, молоді та спорту УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ ПЕДАГОГІЧНИХ НАУК УКРАЇНИ Державне інформаційно-виробниче підприємство видавництво «Педагогічна преса»

№ 3 (91) 2012 травень — червень Виходить шість разів на рік Передплатний індекс 74643 ГОЛОВНИЙ РЕДАКТОР Людмила ВЕЛИЧКО, доктор педагогічних наук, професор, завідувач лабораторії хімічної і біологічної освіти Інституту педагогіки НАПН України РЕДАКЦІЙНА КОЛЕГІЯ Ніна БУРИНСЬКА, доктор педагогічних наук, професор, головний науковий співробітник лабораторії хімічної і біологічної освіти Інституту педагогіки НАПН України; Микола ВАСИЛЕГА-ДЕРИБАС, член Наукового товариства імені Тараса Шевченка; Лідія ВАЩЕНКО, кандидат педагогічних наук, доцент, старший науковий співробітник лабораторії моніторингу якості освіти Інституту педагогіки НАПН України; Володимир Вербицький, доктор педагогічних наук, професор, директор Національного екологонатуралістичного центру учнівської молоді; Олег ЄРЕСЬКО, директор департаменту загальної середньої та дошкільної освіти Міністерства освіти, науки, молоді та спорту України; Володимир КОВТУНЕНКО, доктор хімічних наук, професор Київського національного університету імені Тараса Шевченка; Михайло КОРНІЛОВ, доктор хімічних наук, професор Київського національного університету імені Тараса Шевченка; Ганна ЛАШЕВСЬКА, науковий співробітник лабораторії хімічної і біологічної освіти Інституту педагогіки НАПН України; Надія МАТЯШ, кандидат педагогічних наук, провідний науковий співробітник лабораторії хімічної і біологічної освіти Інституту педагогіки НАПН України; Сергій МЕЖЖЕРІН, доктор біологічних наук, професор, завідувач відділу еволюційних і генетичних основ систематики Інституту зоології НАН України; Микола МІРОШНИЧЕНКО, доктор біологічних наук, професор Київського національного університету імені Тараса Шевченка; Світлана МОРОЗЮК, кандидат біологічних наук, професор Національного педагогічного університету ім. М. П. Драгоманова; Євгенія НЕВЕДОМСЬКА, кандидат педагогічних наук, доцент Київського університету імені Бориса Грінченка; Лариса ПЕРЕШИВАНА, заслужений учитель України, учитель хімії Українського фізико-математичного ліцею Київського національного університету імені Тараса Шевченка; Олег ТОПУЗОВ, доктор педагогічних наук, професор, заступник директора Інституту педагогіки НАПН України; Надія ЧАЙЧЕНКО, доктор педагогічних наук, професор, завідувач кафедри теорії та методики вищої професійної освіти Сумського обласного інституту післядипломної педагогічної освіти; Ольга ЯРОШЕНКО, член-кореспондент НАПН України, доктор педагогічних наук, професор Національного педагогічного університету ім. М. П. Драгоманова

Заснований у 1995 р. До грудня 2011 р. журнал виходив у світ під назвою «Біологія і хімія в школі» Свідоцтво про державну реєстрацію друкованого засобу масової інформації серія КВ № 17881–6731 пр від 25.10.2011 р. Схвалено вченою радою Інституту педагогіки НАПН України (протокол від 31.05.2011 р. № 6)

Зміст Офіційна інформація Державний стандарт базової і повної загальної середньої освіти Освітня галузь «Природознавство»____________________2 Всеукраїнський конкурс «Учитель року-2012» у номінації «біологія»_________________________________11 Наука – вчителеві Лариса Дмітрікова Харчові продукти як джерело вітамінів і антивітамінів _______________________________________12 Сергій Рудишин Особливості Карбону як елемента життя____________16 Педагогічний досвід Людмила Вівчарик Методична розробка теми «Моногібридне схрещування» ________________________17 Ірина Янісевич Активатори навчальної діяльності учнів ____________22 Профільна школа Олександр Козленко Практична робота «Моделювання просторової структури біомолекул» _______________________________24 Людмила Величко Серкіт-тренінг у навчанні хімії_______________________30 Методика як педагогічна дисципліна Ніна Лукашова Взаємозв’язок навчання і розвитку учнів ___________32 Міжнародні зв’язки Батир Мансуров Модульне навчання. Добування і властивості циклоалканів (Закінчення) ___________________________37 З історії науки Лариса Федотова Методичні рекомендації до вивчення наукового доробку М. В. Ломоносова ___________________________38 Дивосвіт природи Геннадій Фесенко Захоплива горихвістка чорна _______________________41 Педагогічні дослідження Світлана Трубачева Саморегуляція як чинник формування загальнонавчальних компетентностей учнів ________43 Цікаво про відоме Михайло Корнілов Заміщені функціональні похідні алканів: скільки їх? __46 На с. 2 обкладинки: Офіційна інформація Всеукраїнський конкурс «Учитель року-2012» у номінації «біологія» На с. 3 обкладинки: Дивосвіт природи Геннадій Фесенко. Захоплива горихвістка чорна (Закінчення)


2

офіційна інформація ЗАТВЕРДЖЕНО постановою Кабінету Міністрів України від 23 листопада 2011 р. № 1392

ДЕРЖАВНИЙ СТАНДАРТ базової і повної загальної середньої освіти* I. Загальна частина Цей Державний стандарт базової і повної загальної середньої освіти (далі — Державний стандарт) спрямований на виконання завдань загально­освітніх навчальних закладів II і III ступенів (далі — загальноосвіт­ні заклади) і визначає вимоги до освіченості учнів основної і старшої школи. У цьому Державному стандарті поняття вживаються в такому значенні: 1) громадянська компетентність — здатність учня активно, відповідально та ефективно реалізовувати права та обов’язки з метою розвитку демократичного суспільства; 2) діяльнісний підхід — спрямованість навча­льно-виховного процесу на розвиток умінь і навичок особистості, застосування на практиці здобутих знань з різних навчальних предметів, успішну адаптацію людини в соціумі, професійну самореалізацію, формування здібностей до колективної діяльності та самоосвіти; 3) загальнокультурна компетентність — здатність учня аналізувати та оцінювати досягнення національної та світової культури, орієнтуватися в культурному та духовному контексті сучасного суспільства, застосовувати методи самовиховання, орієнтовані на загальнолюдські цінності; 4) здоров’язбережувальна компетентність — здатність учня застосовувати в умовах конкретної ситуації сукупність здоров’язбережувальних компетенцій, дбайливо ставитися до власного здоров’я та здоров’я інших людей; 5) інформаційно-комунікаційна компетентність — здатність учня використовувати інформаційно-комунікаційні технології та відповідні засоби для виконання особистісних і суспільно значущих завдань; 6) ключова компетентність — спеціально структурований комплекс характеристик (якостей) особистості, що дає їй можливість ефективно діяти в різних сферах життєдіяльності й належить до загальногалузевого змісту освітніх стандартів; *Скорочений варіант. Повністю надруковано у виданні «Інформаційний збірник та коментарі Міністерства освіти і науки, молоді та спорту України. - 2012. - № 4 - 5.

«Біологія і хімія в сучасній школі». – 2012. – № 3

7) ключова компетенція — певний рівень знань, умінь, навичок, ставлень, які можна застосувати у сфері діяльності людини; 8) компетентнісний підхід — спрямованість навчально-виховного процесу на досягнення результатів, якими є ієрархічно підпорядковані ключова, загальнопредметна і предметна (галузева) компетентності; 9) компетентність — набута у процесі навчання інтегрована здатність учня, що складається зі знань, умінь, досвіду, цінностей і ставлення, що можуть цілісно реалізовуватися на практиці; 10) компетенція — суспільно визнаний рівень знань, умінь, навичок, ставлень у певній сфері діяльності людини; 11) комунікативна компетентність — здатність особистості застосовувати в конкретному виді спілкування знання мови, способи взаємодії з людьми, які оточують її та перебувають на відстані, навички роботи у групі, володіння різними соціальними ролями; 12) міжпредметна естетична компетентність — здатність виявляти естетичне ставлення до світу в різних сферах діяльності людини, оцінювати предмети й явища, їх взаємодію, що формується під час опанування різних видів мистецтва; 13) міжпредметна компетентність — здатність учня застосовувати щодо міжпредметного кола проблем знання, уміння, навички, способи діяльності та ставлення, які належать до певного кола навчальних предметів й освітніх галузей; 14) навчальна програма — нормативний документ, що конкретизує для кожного класу визначені цим Державним стандартом результати навчання відповідно до освітньої галузі або її складової, деталізує навчальний зміст, у результаті засвоєння якого такі результати досягаються, а також містить рекомендації щодо виявлення та оцінювання результатів навчання; 15) особистісно орієнтований підхід — спрямованість навчально-виховного процесу на взаємодію й плідний розвиток особистості педагога та його учнів на основі рівності у спілкуванні та партнерства в навчанні; Передплатний індекс 74643


Офіційна інформація 16) предметна (галузева) компетентність — набутий учнями у процесі навчання досвід специфічної для певного предмета діяльності, пов’язаної із засвоєнням, розумінням і застосуванням нових знань; 17) предметна компетенція — сукупність знань, умінь та характерних рис у межах змісту конкретного предмета, необхідних для виконання учнями певних дій з метою розв’язування навчальних проблем, задач, ситуацій; 18) предметна мистецька компетентність — здатність до розуміння і творчого самовираження у сфері музичного, образотворчого та інших видів мистецтва, що формується під час сприймання творів таких видів мистецтва та їх практичного опанування; 19) проектно-технологічна компетентність — здатність учнів застосовувати знання, уміння та особистий досвід у предметно-перетворю­вальній діяльності; 20) соціальна компетентність — здатність особистості продуктивно співпрацювати з партнерами у групі та команді, виконувати різні ролі та функції в колективі. Формування інформаційно-комунікаційної ком­пе­тент­ності учнів, зміст якої є інтегративним, відбувається в результаті застосування під час вивчення всіх предметів навчального плану діяльнісного підходу. Навчальними програмами обов’язково передбачається внесок кожного навчального предмета у формування зазначеної компетентності. Цей Державний стандарт ґрунтується на засадах особистісно орієнтованого, компетентнісного і діяльнісного підходів, що реалізовані в освітніх галузях і відображені в результативних складових змісту базової і повної загальної середньої освіти. При цьому особистісно орієнтований підхід до навчання забезпечує розвиток академічних, соціокультурних, соціально-психологічних та інших здібностей учнів. Компетентнісний підхід сприяє формуванню ключових і предметних компетентностей. До ключових компетентностей належить уміння вчитися, спілкуватися державною, рідною та іноземними мовами, математична і базові компетентності в галузі природознавства і техніки, інфор­­маційно-комунікаційна, соці­альна, громадянська, загальнокультурна, підприємницька і здоров’я­збережувальна компетентності, а до предметних (галузевих) — комунікативна, літературна, мистецька, міжпредметна естетична, природничо-наукова і математична, проектнотехнологічна та інфор­маційно-комунікаційна, суспільство­знавча, історична й здоров’я­збере­ жу­валь­на компетентності. Передплатний індекс 74643

3

Діяльнісний підхід спрямований на розвиток умінь і навичок учня, застосування здобутих знань у практичних ситуаціях, пошук шляхів інтеграції до соціокультурного та природного середовища. У цьому Державному стандарті враховано можливості навчального середовища, сприятливого для задоволення фізичних, соціокультурних і пізнавальних потреб учнів. Цей Державний стандарт складається із: • загальної характеристики складових змісту освіти; • Базового навчального плану загальноосвітніх навчальних закладів II—III ступенів згідно з додатком 1 (далі — Базовий навчальний план); • державних вимог до рівня загальноосвітньої підготовки учнів згідно з додатком 2. Цей Державний стандарт розроблений на основі Державного стандарту початкової загальної освіти, затвердженого постановою Кабінету Міністрів України від 20 квітня 2011 р. № 462 (Офіц. вісн. України. — 2011. — №  33. — С. 1378), зі спрямуванням освітніх галузей на розвиток сформованих і формування нових предметних (галузевих) компетентностей. Предметні (галузеві) компетентності стосуються змісту конкретної освітньої галузі чи предмета і для їх опису використовуються такі ключові поняття: «знає й розуміє», «уміє й застосовує», «виявляє ставлення й оцінює» тощо. Цей Державний стандарт включає такі освітні галузі, як «Мови і літератури, «Суспільствознавство», «Мистецтво», «Математика», «Природознавство», «Технології», «Здоров’я і фізична культура», зміст яких послідовно взаємозв’язаний зі змістом відповідних освітніх галузей Державного стандарту початкової загальної освіти. Зміст освітніх галузей, їх складові, державні вимоги до рівня загальноосвітньої підготовки учнів відповідають завданням основної і старшої школи в їх послідовному взаємозв’язку. Зміст кожної освітньої галузі структурується та реалізується за навчальними предметами і курсами, програми яких затверджує МОНмолодьспорту. Визначальним для системи вітчизняної загальної середньої освіти є українознавче спрямування всіх освітніх галузей. Протягом навчання в основній школі учні здобувають базову загальну середню освіту, що разом із початковою є основою загальноосвітньої підготовки, формує в них готовність до вибору професії і реалізації шляхів подальшої освіти. Зміст освіти в основній школі для всіх учнів єдиний. Варіативність методик організації навчання, а також наявність в учнів можливості обирати курси за вибором залежно від власних пізна«Біологія і хімія в сучасній школі». – 2012. – № 3


4

офіційна інформація

вальних здібностей дають змогу застосовувати особистісно орієнтований, компетентнісний і діяльнісний підходи. У старшій школі, де навчання є профільним, обов’язковий для вивчення зміст освітніх галузей реалізується шляхом вивчення окремих предметів, курсів за вибором загальноосвітніх закладів відповідно до загальної кількості годин, передбачених для кожної галузі, або шляхом застосування модульної технології. Інваріантна складова Базового навчального плану формується на державному рівні й є обов’язковою для реалізації в усіх навчальних закладах, що дають повну загальну середню освіту. Освітня потреба старшокласників у профільному навчанні задовольняється шляхом створення мережі загальноосвітніх закладів різних типів, яка складається з одно- та багатопрофільних ліцеїв, гімназій, загальноосвітніх шкіл, що мають змогу повністю реалізувати профільність навчання, а також професійно-технічних навчальних закладів, коледжів. Крім того, освітня потреба учнів старшої школи у профільному навчанні може задовольнятися в межах освітніх округів. Зміст освіти і вимоги до його засвоєння у старшій школі диференціюються за базовим і профільним рівнями. Базовий рівень визначається обов’язковими вимогами до загальноосвітньої підготовки учнів згідно з цим Державним стандартом, а профільний — навчальними програмами, затвердженими МОНмолодьспорту. У старшій школі співвідношення навчальних годин для вивчення обов’язкових предметів і предметів, самостійно обраних учнями для профільного навчання, становить орієнтовно 50 на 50 відсотків. Варіативна складова Базового навчального плану формується загальноосвітнім закладом з урахуванням особливостей регіону та індивідуальних освітніх запитів учнів. На основі цього Державного стандарту МОНмолодьспорту організовує розробку й проводить апробацію навчальних програм, що затверджуються в установленому порядку. Навчальна програма розробляється з урахуванням науково обґрунтованих вимог, що є спільними для всіх навчальних предметів. Варіативні навчальні програми розробляються з урахуванням потреб різних регіонів і науково-методичних пріоритетів учителя. На основі Базового навчального плану, що визначає загальні засади організації навчальновиховного процесу в загальноосвітніх закладах, МОНмолодьспорту розробляє типові навчальні плани, в яких зміст освітніх галузей реалізується шляхом вивчення навчальних предметів і курсів інваріантної складової. Загальноосвітні заклади на основі типових на­вчальних планів складають щороку робочі на­вчальні плани, в яких «Біологія і хімія в сучасній школі». – 2012. – № 3

конкретизується варіативна складова загальної середньої освіти з урахуванням особливостей організації на­ вчального процесу. Бюджетне фінансування загальноосвітнього закладу здійснюється з урахуванням установленої Базовим навчальним пла­ном сумарної

*

*

*

кількості годин інваріантної та варіативної складових і можливості у процесі вивчення окремих предметів поділу класу на групи. VI. Освітня галузь «Природознавство» Метою освітньої галузі «Природознавство» є формування в учнів природничо-наукової компетентності як базової та відповідних предметних компетентностей як обов’язкової складової загальної культури особистості й розвитку її творчого потенціалу. Завданнями освітньої галузі є: • забезпечення оволодіння учнями термінологічним апаратом природничих наук, засвоєння предметних знань та усвідомлення суті основних законів і закономірностей, що дають змогу зрозуміти перебіг природних явищ і процесів; • забезпечення усвідомлення учнями фундаментальних ідей і принципів природничих наук; • набуття досвіду практичної та експериментальної діяльності, здатності застосовувати знання у процесі пізнання світу; • формування ціннісних орієнтацій на збереження природи, гармонійну взаємодію людини і природи, а також ідей сталого розвитку. Загальними змістовими лініями освітньої галузі є: • закони і закономірності природи; • методи наукового пізнання, специфічні для кожної з природничих наук; • екологічні основи ставлення до природокористування; • екологічна етика; • значення природничо-наукових знань у житті людини та їх роль у суспільному розвитку; • рівні та форми організації живої і неживої природи, які структурно представлено в таких компонентах освітньої галузі, як загальноприродничий, астрономічний, біологічний, географічний, фізичний, хімічний, екологічний. Загальноприродничий компонент забезпечує формування в учнів основи цілісного уявлення про природу і місце людини в ній, пропедевтичну підготовку учнів до вивчення окремих навчальних предметів, що сприяє розвит­ку ціннісних орієнтацій учнів у різних сферах життєдіяльності та їх адекватній поведінці в навколишньому природному середовищі. Астрономічний компонент орієнтований на забезпечення засвоєння учнями наукових фактів, понять і законів астрономії, методів її дослідження, усвідомлення знань про будову СоПередплатний індекс 74643


Офіційна інформація нячної системи, створення і розвиток Всесвіту, формування наукового світогляду. Біологічний компонент забезпечує засвоєння учнями знань про закономірності функціонування живих систем, їх розвиток і взаємодію, взаємозв’язок із неживою природою, оволодіння основними методами пізнання живої природи, розуміння біологічної картини світу, цінності таких категорій, як знання, життя, природа, здоров’я, формування свідомого ставлення до екологічних проблем, усвідомлення біосферної етики, застосування знань з біології в повсякденному житті та майбутній професійній діяльності, оцінювання їх ролі для суспільного розвитку, перспектив розвитку біології як науки та її значення у забезпеченні існування біосфери. Географічний компонент спрямований на засвоєння учнями знань про природну і соціальну складову географічної оболонки Землі, формування в учнів комплексного, просторового, соціально орієнтованого знання про планету Земля у результаті застосування краєзнавчого, регіонального і планетарного підходів та усвідомлення цілісного географічного образу своєї країни.

5

Фізичний компонент забезпечує усвідомлення учнями основ фізичної науки, засвоєння ними основних фізичних понять і законів, наукового світогляду і стилю мислення, розвиток здатності пояснювати природні явища і процеси та застосовувати здобуті знання під час розв’язування фізичних задач, удосконалення досвіду провадження експериментальної діяльності, формування ставлення до фізичної картини світу, оцінювання ролі знань фізики в житті людини й суспільному розвитку. Хімічний компонент забезпечує засвоєння учнями знань про речовини та їх перетворення, хімічні закони і методи дослідження, навички безпечного поводження з речовинами, формує ставлення до екологічних проблем і розуміння хімічної картини світу, вміння оцінювати роль хімії у виробництві та житті людини. Екологічний компонент спрямований на формування в учнів екологічної свідомості та дотримання правил екологічно безпечної поведінки в навколишньому природному середовищі. Додаток 1

БАЗОВИЙ НАВЧАЛЬНИЙ ПЛАН загальноосвітніх навчальних закладів II—III ступенів Загальна кількість годин Найменування освітньої галузі

II ступінь (5—9 класи)

III ступінь (10—11 класи) Відсот­ків

Разом II і III ступені (5—11 класи)

На тиждень

На рік

На тиждень На рік Відсот­ків На тиждень

На рік

Відсот­ків

1. Мови і літератури

45

1575

27

12

420

15,8

57

1995

23,4

2. Суспільствознавство

10

350

6

6

210

7,9

16

560

6,5

8

280

3,3

26

910

10,7

Інваріантна складова

3. Мистецтво*

8

280

4,7

4. Математика

20

700

12

6

210

7,9

6

210

7,9

5. Природознавство

30

1050

18

6. Технології*

14

490

8,3

36

1260

14,8

14

490

5,7

7. Здоров’я і фізична культура**

20

700

12

6

210

7,9

26

910

10,7

Разом

147

5145

88

36

1260

47,4

183

6405

75

24

840

31,6

24

840

10,2

6

210

7,9

6

210

2,5

Варіативна складова 1. Цикл профільних предметів*** 2. Цикл вибірковообов’язкових предметів 3. Додаткові години на впровадження поглибленого вивчення окремих предметів, допрофільного та профільного навчання, на курси за вибором, факультативи, індивідуальні заняття Разом

Передплатний індекс 74643

20

700

12

10

350

13,1

30

1050

12,3

20

700

12

40

1400

52,6

60

2100

25

«Біологія і хімія в сучасній школі». – 2012. – № 3


6

офіційна інформація Закінчення додатка 1 Варіативна складова

Гранично допустиме навчальне навантаження Усього (загальне навчальне навантаження)

157

5495

167

5845

100

66

2310

76

2660

100

223

7805

243

8505

100

* Освітні галузі «Технології» та «Мистецтво» у старшій школі належать до вибірково-обов’язкових предметів. ** Години, передбачені для фізичної культури освітньої галузі «Здоров’я і фізична культура», не враховуються під час визначення гранично допустимого навантаження учнів. *** Цикл профільних предметів складається із профільних предметів (наприклад, фізики та математики в класі фізико-математичного профілю); профілюючих предметів (наприклад, екології у класі біолого-хімічного профілю чи географії в класі економічного профілю), курсів профільного навчання (наприклад, країнознавства в класі профілю іноземної філології).

Додаток 2 ДЕРЖАВНІ ВИМОГИ до рівня загальноосвітньої підготовки учнів Державні вимоги до рівня загальноосвітньої підготовки учнів

Зміст освіти

V. Освітня галузь «Природознавство» Основна школа Загальноприродничий компонент Об’єкти і явища природи. Природні й штучні системи

Знати різноманітність об’єктів і явищ у природі, властивості тіл, речовин, природних і штучних систем, розуміти взаємозв’язки між об’єктами і явищами природи, уміти порівнювати об’єкти природи за кількома ознаками, розпізнавати, описувати явища природи, пояснювати причини та повторюваність явищ природи, застосовувати здобуті знання у практичній діяльності та повсякденному житті; виявляти бережливе ставлення до об’єктів живої і неживої природи, оцінювати значення природних і штучних систем у природі та житті людини

Методи пізнання природи. Природознавство — комплекс наук про природу

знати прилади і пристрої, що використовуються у процесі вивчення об’єктів і явищ природи, науки, які вивчають природу, методи пізнання природи (спостереження, дослідження, експеримент) уміти проводити прості досліди з метою вивчення об’єктів і явищ природи, користуватися найпростішими вимірювальними приладами; дотримуватися правил безпеки виконання дослідів, застосовувати набуті вміння у процесі пізнання природи, під час виконання навчальних і практично орієнтованих завдань, виявляти ставлення та оцінювати роль природничого знання у різних галузях людської діяльності

Земля — планета Сонячної системи. Умови життя на Землі

знати про Всесвіт і Сонячну систему як його складову, головні умови життя на Землі; розуміти зв’язок між небесними і земними явищами природи, значення чинників середовища для живих організмів; уміти пояснювати будову і рухи Землі, вплив чинників середовища на живі організми

Людина і природа. Природне середовище і життя людини. Охорона і збереження природи

знати компоненти середовища існування людини, природу рідного краю, екологічно небезпечні фактори для здоров’я людини, екологічні проблеми людства; розуміти значення природних умов для життя і діяльності людини, призначення Червоної книги і природоохоронних територій; уміти пояснювати наслідки впливу діяльності людини на природу; застосовувати знання для забезпечення безпеки життя і охорони навколишнього природного середовища; висловлювати судження щодо необхідності охорони природи і раціонального використання природних ресурсів; виявляти ставлення і брати особисту посильну участь у збереженні природи

«Біологія і хімія в сучасній школі». – 2012. – № 3

Передплатний індекс 74643


Офіційна інформація

7

Продовження додатка 2 Державні вимоги до рівня загальноосвітньої підготовки учнів

Зміст освіти

Біологічний компонент Біологія — наука про пізнання живої природи. Методи наукового пізнання живої природи. Загальні властивості живих систем

Знати історію розвитку біологічних знань, загальні властивості живих систем, методи пізнання живої природи; уміти користуватися приладами під час проведення біологічних досліджень; дотримуватися правил безпеки під час проведення дослідів; спостерігати, описувати, порівнювати біологічні об’єкти та процеси; проводити самоспостереження, користуватися різними джерелами біологічної інформації; застосовувати біологічні знання, інформацію і методи дослідження для виконання практичних завдань у повсякденному житті; оцінювати досягнення біологічної науки та її вплив на розвиток суспільства і поліпшення умов життя, збереження здоров’я людини і всього живого на Землі; виявляти власне ставлення до ролі біологічних знань у формуванні сучасної природничо-наукової картини світу

Клітина — елементарна одиниця живої природи

знати хімічний склад, загальний план будови і процеси життєдіяльності клітин організмів різних царств живої природи; розуміти, що клітина є елементарною структурною і функціональною одиницею живої природи; уміти порівнювати будову і функції клітин різних організмів, виготовляти прості мікропрепарати клітин; вивчати та описувати їх будову з використанням метода мікроскопії; застосовувати знання про клітину для пояснення процесів життєдіяльності об’єктів живої природи; висловлювати судження про єдність живої природи на основі знань про клітину

Організм. Особливості будови, функціонування та розвитку організмів різних царств. Біосоціальна природа людини. Людина та її здоров’я

знати будову, функціонування, розвиток і поведінку організмів, принципи роботи регуляторних систем, життєві цикли організмів, біологічні основи розмноження, вирощування рослин і тварин, зв’язок організмів різних царств та екологічних груп із середовищем існування; розуміти, що будь-який організм є цілісною біологічною системою, а також розуміти біосоціальну природу людини; уміти пояснювати процеси життєдіяльності та основні властивості живих систем; виявляти взаємозалежність організмів та їх пристосованість до умов середовища; доглядати за рослинами і тваринами; застосовувати знання і вміння під час надання першої долікарської допомоги; вести здоровий спосіб життя, виявляти ставлення до об’єктів живої природи, власного здоров’я і здоров’я інших людей як найвищої цінності

Надорганізмені системи. Біосфера і людина. Збереження й охорона різноманіття живої природи

знати надорганізмені системи (популяція, екосистема, біосфера), основні типи взаємозв’язків між організмами, між організмами та середовищем існування, екологічні чинники, природоохоронні території та заходи; розуміти, що збереження біосфери є умовою сталого розвитку суспільства та життя на Землі; уміти виявляти біотичні та абіотичні зв’язки, антропічні впливи у природі; прогнозувати наслідки господарської діяльності людини на екосистему і стан здоров’я людей, проектувати відновлення екосистеми; висловлювати судження щодо значення стабільності навколишнього природного середовища для розвитку екосистеми і біосфери; оцінювати стан навколишнього природного середовища в Україні та своїй місцевості

Систематика та еволюція організмів

знати основи класифікації, характерні ознаки організмів основних таксонів, їх ускладнення у процесі еволюції, сучасну систему органічного світу і систематичне положення людини в ній; уміти порівнювати організми різних таксонів; застосовувати знання для побудови класифікації, аналізувати інформацію про походження життя на Землі та походження людини; оцінювати значення різноманітності живих організмів у природі та господарській діяльності людини, роль біологічних знань у формуванні сучасної природничо-наукової картини світу

Передплатний індекс 74643

«Біологія і хімія в сучасній школі». – 2012. – № 3


8

офіційна інформація Продовження додатка 2 Державні вимоги до рівня загальноосвітньої підготовки учнів

Зміст освіти Хімічний компонент Хімічний елемент. Атом. Елементи-органогени. Періодичний закон і Періодична система хімічних елементів

Знати будову атома, відмінності елементного складу органічних і неорганічних речовин, назви і символи хімічних елементів, структуру Періодичної системи, а також про існування стабільних та радіоактивних нуклідів; уміти визначати значення валентності та ступеня окиснення елементів у сполуках, складати хімічні формули за значеннями валентності та ступеня окиснення; пояснювати фізичну суть Періодичного закону, характеризувати хімічні елементи за будовою атома та положенням у Періодичній системі; застосовувати Періодичний закон для передбачення властивостей речовин; висловлювати судження про необхідність дотримання радіаційної безпеки; оцінювати наукове значення Періодичного закону

Речовина. Прості та складні речовини. Основні класи неорганічних речовин. Найважливіші органічні сполуки. Дисперсні системи. Розчини. Електролітична дисоціація

знати йонний, ковалентний, водневий і металічний хімічні зв’язки, назви, склад, властивості та способи добування основних класів неорганічних сполук та найважливіших органічних сполук, види дисперсних систем, розчинів; розуміти зміст хімічних формул речовин, природу хімічних зв’язків, механізми їх утворення, суть процесів розчинення і дисоціації сполук у водних розчинах; уміти розрізняти речовини та матеріали, прості та складні речовини, органічні та неорганічні речовини, метали та неметали, фізичні та хімічні властивості речовин, дисперсні системи; пояснювати властивості речовин на основі їх складу і будови; складати відповідні рівняння хімічних реакцій; робити розрахунки за хімічними формулами; обчислювати кількість речовини, масову частку розчиненої речовини; висловлювати судження про згубну дію алкоголю на організм людини; оцінювати значення розчинів та дисперсних систем у природі, роль неорганічних і органічних речовин у житті людини, їх уплив на навколишнє природне середовище

Хімічна реакція. Типи хімічних реакцій. Рівняння хімічних реакцій

знати ознаки та умови перебігу хімічних реакцій; розуміти суть закону збереження маси речовини, зміст рівнянь хімічних реакцій; уміти розрізняти фізичні та хімічні явища, хімічні реакції різних типів; застосовувати закон збереження маси речовин для складання рівнянь хімічних реакцій, проведення розрахунків за хімічними рівняннями; висловлювати судження про роль хімічних процесів у природі та побуті

Методи наукового пізнання в хімії. Правила безпеки під час роботи з речовинами

знати правила безпечного поводження з речовинами; розуміти роль хімічного експерименту як джерела знань; уміти виконувати прості хімічні досліди, виготовляти розчини, безпечно поводитися з речовинами у побуті, описувати спостереження під час хімічних дослідів, робити висновки; розв’язувати експериментальні задачі; оцінювати роль хімічних знань у пізнанні природи

Хімія в житті суспільства. Хімічні сполуки і навколишнє природне середовище

знати основні галузі застосування речовин у побуті та промисловості, їх уплив на навколишнє природне середовище; уміти висловлювати судження про вплив різних речовин на здоров’я людини та навколишнє природне середовище Старша школа Загальноприродничий компонент

Методи наукового пізнання природи. Основи загальної методології наукових досліджень

«Біологія і хімія в сучасній школі». – 2012. – № 3

Знати і розуміти історію та сучасний стан природничо-наукового пізнання, загальну методологію наукових досліджень; уміти проводити дослідження з метою вивчення об’єктів і явищ природи; використовувати методи пізнання природи, користуватися різними джерелами природничо-наукової інформації, аналізувати природничо-наукову інформацію; застосовувати основні природничо-наукові знання для пояснення явищ природи; виявляти ставлення до способів пізнання природи, принципів і методів наукової діяльності; оцінювати моральні та ціннісні аспекти природничих досліджень, проблеми сучасного природознавства Передплатний індекс 74643


Офіційна інформація

9

Продовження додатка 2 Зміст освіти

Державні вимоги до рівня загальноосвітньої підготовки учнів

Природничо-наукова картина світу. Фундаментальні ідеї природничих наук. Основні концепції сучасного природознавства

знати фундаментальні теорії, поняття і моделі, що відображають структуру, властивості та розвиток природи; розуміти роль природничо-наукового світорозуміння в розвитку людства; уміти пояснювати суть основних концепцій, теорій, законів і закономірностей, що визначають сучасну природничо-наукову картину світу; виявляти ставлення до сучасної природничо-наукової картини світу; оцінювати перспективи та обмеження відносин у системі «природа  — людина — наука — суспільство  — виробництво»

Значення природничо-наукових знань у житті людини і розвитку суспільства

знати і розуміти актуальні питання сучасного природознавства, основні сфери застосування природничо-наукових знань; уміти пояснювати екологічні засади різних галузей господарства, світоглядне, теоретичне і практичне значення досягнень природничих наук; застосовувати здобуті знання в повсякденному житті для вирішення питань сталого розвитку і збереження здоров’я людини; виявляти ставлення до природничої освіти як елемента культури кожної людини; оцінювати роль природознавства у розвитку цивілізації Біологічний компонент

Біологія — наука про пізнання живої природи. Методи наукового пізнання живої природи

Знати про моніторинг, принципи використання експериментального та статистичного методів і моделювання у вивченні об’єктів живої природи; розуміти значення моральних і соціальних аспектів біологічних досліджень; уміти проводити біологічні спостереження і прості експерименти, оформляти їх результати, аналізувати здобуті дані, представляти результати дослідження у словесній, табличній і графічній формах; прогнозувати тенденції розвитку біологічних досліджень та їх значення для розвитку суспільства і збереження життя на Землі; оцінювати практичне значення наукових досягнень різних біологічних галузей у житті людини, суспільства у формуванні наукового світогляду, моральні й соціальні аспекти біологічних досліджень, виявляти ставлення до результатів біологічних досліджень, їх впливу на здоров’я людини і розвиток біологічних систем

Клітина. Особливості хімічного складу живих систем. Основні біохімічні процеси. Суча��на клітинна теорія. Неклітинні форми життя

знати хімічний склад клітини, найважливіші біохімічні процеси в клітинах різних організмів, основні положення сучасної клітинної теорії, методи цитологічних досліджень, про віруси, клітинний цикл еукаріотичних клітин, особливості мітозу і мейозу, причини виникнення хвороб людини; розуміти біологічне значення органічних і неорганічних речовин в існуванні живих систем, асиміляції і дисиміляції, фотосинтезу; уміти характеризувати значення різних форм життя у природі, порівнювати будову клітин прокаріотів і еукаріотів, установлювати зв’язок між будовою органел та їх функціями; пояснювати взаємозв’язок клітин як основи цілісності організму; досліджувати мікроскопічну будову клітин та застосовувати знання і вміння для запобігання вірусним і бактеріальним хворобам рослин, тварин і людини; оцінювати значення клітинної теорії для пояснення єдності живої природи, біохімічних і цитологічних знань для проведення діагностики і лікування різних захворювань людини

Організм як відкрита саморегулівна система. Загальні властивості організмів. Основні закономірності спадковості й мінливості. Розмноження та онтогенез. Біотехнології

знати та розуміти механізми підтримання гомеостазу організму, основні властивості організмів, обміну речовин, енергії, інформації, закономірності спадковості, мінливості, роль генотипу і середовища існування у формуванні фенотипу, форми розмноження, закономірності онтогенезу, регенерації, основні методи генетичних, селекційних, біо- та нанобіотехнологічних досліджень, особливості загальних властивостей живих систем; уміти характеризувати організм як цілісну структурну і функціональну систему, пояснювати біологічне значення спадковості та мінливості; розв’язувати елементарні типові задачі з генетики; застосовувати біологічні знання для оцінки можливих наслідків застосування сучасних біотехнологій; оцінювати значення відкриття генетичних законів Г. Менделя і Т. Моргана, досягнень сучасної генетики, селекції, біотехнології для розв’язування енергетичних проблем і забезпечення людей харчовими продуктами, діагностики спадкових хвороб, небезпечність впливу чинників середовища і власної поведінки на особисте здоров’я і здоров’я прийдешніх поколінь; виявляти ставлення до результатів генетичних і біотехнологічних досліджень

Передплатний індекс 74643

«Біологія і хімія в сучасній школі». – 2012. – № 3


10

офіційна інформація Продовження додатка 2 Державні вимоги до рівня загальноосвітньої підготовки учнів

Зміст освіти Надорганізмені системи: рівні організації надорганізмених систем. Людина і біосфера

знати характеристику надорганізмених систем, взаємодії екологічних чинників, роль організмів у кругообігу речовин та енергії в біосфері, процесів саморегуляції в екосистемі, основні природоохоронні заходи щодо збереження живої природи; розуміти значення моніторингу стану екосистеми, збереження біосфери для екологічно безпечного розвитку; уміти прогнозувати вплив господарської діяльності людини на екосистему, моделювати взаємозв’язки у природних і штучних екосистемах; застосовувати екологічні знання в повсякденному житті, охороні природи; оцінювати значення охорони живої природи; виявляти ставлення до збереження екологічної стабільності та біологічного різноманіття

Систематика та еволюція організмів

знати про розвиток природи у зв’язку з геологічною історією Землі, походження людини, принципи біологічної класифікації організмів, характеристики виду, сучасну систему органічного світу, гіпотези походження життя на Землі, основні етапи історичного розвитку органічного світу, сучасні еволюційні погляди; уміти пояснювати причини біологічного різноманіття та вплив на нього діяльності людини, наслідки його скорочення; застосовувати еволюційні знання для обґрунтування єдності органічного світу; оцінювати значення еволюційних знань для формування наукового світогляду; виявляти ставлення до перспектив розвитку сучасної біології та розуміти її значення, що полягає в забезпеченні існування біосфери та суспільства Хімічний компонент

Хімічні елементи у природі. Кругообіг елементів. Металічні та неметалічні елементи

Знати поширення хімічних елементів у природі, будову атомів металічних і неметалічних елементів, особливості будови атома Карбону, кругообіг найважливіших елементів; уміти складати загальну характеристику елемента за будовою атома та прогнозувати властивості утворюваних ним простих речовин і сполук; висловлювати судження про біологічну роль найважливіших елементів; оцінювати значення процесів кругообігу хімічних елементів у природі

Речовина. Неорганічні сполуки металічних і неметалічних елементів. Органічні сполуки. Рівні організації речовини

знати назви, склад, будову, основні властивості, способи добування, застосування найважливіших сполук металічних і неметалічних елементів, основних класів органічних сполук, найпоширеніших полімерів; розуміти генетичні зв’язки між речовинами, причини багатоманітності речовин, рівні організації речовини; уміти характеризувати властивості неорганічних та органічних речовин, установлювати причинно-наслідкові зв’язки між складом, будовою і властивостями речовин, складати відповідні рівняння хімічних реакцій; висловлювати судження про згубну дію алкоголю, наркотичних речовин, тютюнокуріння на здоров’я; оцінювати значення синтетичних органічних речовин

Хімічна реакція. Класифікація хімічних реакцій

знати різні ознаки класифікації та особливості перебігу хімічних реакцій, основні типи реакцій за участю неорганічних і органічних речовин, хімічні перетворення під дією електричного струму; уміти класифікувати хімічні реакції, виконувати розрахунки за хімічними рівняннями; оцінювати значення хімічних і фізичних методів переробки природної сировини

Методи наукового пізнання в хімії

розуміти суть основних наукових категорій та форм наукового пізнання дійсності; уміти самостійно виконувати хімічні досліди, розв’язувати експе­ риментальні задачі; висловлювати судження про роль експерименту і теоретичних знань у вивченні речовин; оцінювати внесок вітчизняних і зарубіжних учених у розвиток хімічної науки, проблеми сучасної хімії

«Біологія і хімія в сучасній школі». – 2012. – № 3

Передплатний індекс 74643


Офіційна інформація

11

Закінчення додатка 2 Державні вимоги до рівня загальноосвітньої підготовки учнів

Зміст освіти Хімія в житті суспільства. Роль хімії у розв’язуванні глобальних проблем людства

знати застосування речовин і матеріалів на їх основі у різних галузях; розуміти суть нано- та біотехнологій, значення хімії в житті людини та виробництві, її роль у розв’язуванні сировинної, енергетичної, продовольчої, екологічної проблем; уміти запобігати шкідливому впливу хімічних сполук у повсякденному житті; висловлювати судження про роль хімічних знань у виробництві та їх внесок у загальну культуру людини; оцінювати біологічну роль та екологічний уплив хімічних елементів та їх сполук

Всеукраїнський конкурс «Учитель року–2012» у номінації «Біологія» (Закінчення. Початок див. на с. 2 обкладинки) До складу фахового журі Всеукраїнського конкурсу «Учитель року-2012» були запрошені науково-педагогічні працівники вищих навчальних закладів, учителі загальноосвітніх навчальних закладів, серед яких — переможці та лауреати конкурсу «Учитель року» попередніх років. Очолила журі професор кафедри цитології, гістології та біології розвитку Київського національного університету імені Тараса Шевченка Галина Віталіївна Островська, доктор біологічних наук, професор. До складу журі увійшли: Дерій Сергій Іванович, доцент кафедри екології і агробіології Навчальнонаукового Інституту природничих наук Черкаського національного університету імені Б. Хмельницького, кандидат біологічних наук; Курсон Валентина Василівна, старший викладач кафедри ботаніки Ніжинського державного університету імені Миколи Гоголя; Калуш Людмила Юріївна, директор Шумського ліцею Тернопільської області, учитель-методист, заслужений вчитель України, переможець конкурсу «Учитель року-2000»; Кулініч Ольга Миколаївна, вчитель біології загальноосвітньої школи № 1 м. Хмільник Вінницької області, учитель-методист, лауреат конкурсу «Учитель року-2008»; Ткачук Мирослава Михайлівна, вчитель біології Волинського ліцею-інтернату, заслужений учитель України; Торяник Валентина Миколаївна, доцент кафедри ботаніки Сумського державного університету імені А. С. Макаренка, кандидат біологічних наук; Трещова Наталія Володимирівна, вчитель біології навчально-виховного комплексу «Школагімназія» №10 ім. Е. К. Покровського м. Сімферополя, заслужений вчитель України, переможець конкурсу «Учитель року-2008»; Юглічек Лілія Степанівна, доцент кафедри екології гуманітарнопедагогічного факультету Хмельницького національного університету, кандидат біологічПередплатний індекс 74643

них наук; Яковлєва Євгенія Віталіївна, учитель біології спеціалізованої загаль��оосвітньої школи № 25 м. Мелітополя, заслужений учитель України, лауреат конкурсу «Учитель року-1997». Конкурсна програма складалася з двох етапів: першого – відбіркового і другого – фінального. Програма відбіркового етапу включала контрольну роботу, конкурсне завдання з використанням інформаційно-комунікаційних техно­ логій, майстер-клас «Я роблю це так» і співбесіду за змістом проблеми, над якою працює вчитель. Контрольна робота з біології, методики викладання, педагогіки і психології складалася із завдань у тестовій формі і виконувалася конкурсантами в режимі он-лайн. Майстер-клас і співбесіда проводилися у присутності всіх конкурсантів. Конкурсна програма фінального етапу передбачала проведення учасниками лабораторного практикуму, уроку та його самоаналізу. Тема конкурсного уроку: «Стовбурові клітини. Диференціація клітин. Принципи взаємодії клітин». У ході лабораторного практикуму конкурсантам було запропоновано три завдання: 1) виконати лабораторну роботу «Вивчення властивостей ферментів» і скласти інструктивну картку для учнів щодо її виконання; 2) виконати лабораторну роботу «Вивчення цвілевих грибів», у ході якої виготовити тимчасовий мікропрепарат цвілевих грибів з дотриманням правил безпеки роботи з біологічним матеріалом, знайти на мікропрепараті необхідний об’єкт і визначити його морфологічні ознаки; 3) запропонувати варіанти практичного використання на уроках біології для демонстрацій, виконання лабораторних/практичних робіт запропонованих біологічних об’єктів. Результати конкурсу такі: Переможець п’ятого Всеукраїнського конкурсу «Учитель року-2012» у номінації «біоло«Біологія і хімія в сучасній школі». – 2012. – № 3


12

офіційна інформація

гія» – учитель біології Смілянського навчальновиховного комплексу «Дошкільний навчальний заклад – загальноосвітня школа I-III ступенів № 15» Черкаської області Криворучко Мар’яна Володимирівна. Лауреати п’ятого Всеукраїнського конкурсу «Учитель року-2012» у номінації «біологія»: Середа Тетяна Володимирівна – учитель біології Рубіжанського ліцею Луганської області; Віркун Валерій Олексійович – учитель біології Хмельницького навчально-виховного комплексу № 4 Хмельницької області; Мамчур Євгенія Іванівна – учитель біології Погребищенської СЗШ І-ІІІ ступенів № 2 Вінницької області; Тимчук Людмила Трохимівна – учитель біології Кременецької спеціалізованої школи І-ІІІ ступенів № 2 Тернопільської області. Дипломанти п’ятого Всеукраїнського конкурсу «Учитель року-2012» у номінації «біологія»:

Буджак Тетяна Віталіївна – учитель біології Чернівецького ліцею № 3 медичного профілю Чернівецької області; Некрасова Анжела Вікторівна – учитель біології Рибинської загальноосвітньої школи І-ІІІ ступенів Донецької області; Кріцак Надія Ярославівна – учитель біології Варязької СЗШ І-ІІІ ступенів Сокальського району Львівської області; Бурлака Ніна Володимирівна – учитель біології НВК «Школа-гiмназiя» № 10 ім. Е. К. Покровського м. Сімферополя Автономної Республіки Крим; Степанов Степан Олексійович – учитель біології Богуславської загальноосвітньої школи І-ІІІ ступенів № 2 Київської області; Волкова Тетяна Іванівна – учитель біології Харківського приватного навчально-виховного комплексу «Вересень» Харківської області; Терещенко Тетяна Миколаївна – учитель біології Миколаївської гімназії № 41 Миколаївської області.

Наука – вчителеві

Харчові продукти як джерело вітамінів і антивітамінів Лариса Дмітрікова, кандидат хімічних наук, доцент кафедри органічної хімії Дніпропетровського національного університету ім. Олеся Гончара Минулого року на базі Дніпропетровського обласного інституту післядипломної педагогічної освіти відбулася науково-практична конференція в рамках Міжнародного року хімії «Хімія – наше життя, наше майбутнє». У роботі конференції взяли участь близько 70 осіб: представники головного управління освіти і науки Дніпропетровської облдержадміністрації, науковці Дніпропетровського обласного інституту післядипломної педагогічної освіти, Дніпропетровського національного університету ім. Олеся Гончара, Криворізького державного педагогічного університету; методисти управлінь та відділів освіти, які відповідають за навчання хімії, директори й заступники директорів СЗШ, керівники методичних об’єднань вчителів хімії області. Мета науково-практичної конференції: • підвищення інформативності учнів, громадськості щодо важливості здобутків хімічної науки і виробництва; • сприяння забезпеченню широкого доступу до нових знань і діяльності в галузі хімії; • впровадження інноваційних методик і навчальних програм: вивчення зразків інноваційного педагогічного досвіду, підтримка й аналіз інноваційної діяльності. Конференція проходила у форматі пленарного засідання «Науково-теоретичний аспект проблеми» та круглого столу «Практичний аспект проблеми». У рамках конференції було проведено огляд науково-методичної виставки та творчих робіт учителів і учнів-переможців міських та районних конкурсів: • конкурс на кращу емблему року «Широко простягає хімія руки свої у діяння людські»; • конкурс дитячих малюнків та творів «Хімія в моєму житті»; • конкурс творчих робіт «Чим мені цікава хімія»; • конкурс на кращу медіалистівку «Віват, хімія!»; • конкурс учительських творчих робіт на кращий інтегрований урок «Роль хімії в розв’я­зуванні глобальних екологічних проблем»; • конкурс творчих робіт на кращу презентацію проектів учителів та учнів еколого-хімічного змісту. У конкурсах взяли участь 439 учасників, 70 з них стали переможцями. Відбулися конкурси на кращий еколого-хімічний кабінет і конкурс публікацій у ЗМІ тематичних матеріалів, підготовлених учителями хімії, про важливу роль хімії і хімічної промисловості в економіці країни. © Дмітрікова Л. В., 2012 «Біологія і хімія в сучасній школі». – 2012. – № 3

Передплатний індекс 74643


наука - вчителеві

13

Перше місце у двох конкурсах посіла Лариса Андріївна Федотова, вчитель СЗШ № 67 еколого-економічного профілю м. Дніпропетровська. Переможцем конкурсу за кращий хімічний кабінет стала вчитель фінансово-економічного ліцею м. Дніпропетровська Олена Василівна Крайняк. Заходи, присвячені Міжнародному року хімії, на нашу думку, мають допомогти нашому суспільству усвідомити, наскільки важливим є подальший розвиток хімії і хімічних технологій для зростання добробуту людей і підтримання екологічного здоров’я нашої планети. І, можливо, найголовніше – рік хімії сприятиме залученню на хімічні й суміжні спеціальності талановитих студентів, а до наукових хімічних центрів – захоплених і відданих науці дослідників. Було б добре, якби після Міжнародного року хімії змінилося ставлення до цієї науки і нашої держави. Вашій увазі пропонується виступ на науково-практичній конференції «Хімія – наше життя, наше майбутнє» Лариси Василівни Дмітрікової, кандидата хімічних наук, доцента кафедри органічної хімії Дніпропетровського національного університету ім. Олеся Гончара «Харчові продукти як джерело вітамінів і антивітамінів».

Д

Людмила Зламанюк, кандидат педагогічних наук, доцент, завідувач кафедри природничої освіти Дніпропетровського обласного інституту післядипломної педагогічної освіти

ревні мудреці казали: «Якщо дивитися на світ очима лікаря, який шукає ліки для хворих, то побачимо, що живемо у світі ліків». Це справді так, адже ми кожен день споживаємо різні продукти: м’ясо, рибу овочі та фрукти, які містять велику кількість біологічно активних сполук, що впливають на життєдіяльність організму за рахунок хімічних реакцій, в яких ці сполуки беруть безпосередню участь. Перебіг біохімічних реакцій у мільйони разів прискорюють специфічні речовини білкової природи, що їх називають ферментами. Для виявлення високої каталітичної активності більшість ферментів потребують наявності сполук небілкової природи – так званих коферментів, які часто виявляються похідними вітамінів. Більшість вітамінів є коферментами або їх попередниками, які беруть участь у численних ферментативних процесах, що робить їх посправжньому унікальними. Саме тому нестача вітамінів у харчових продуктах супроводжується серйозними порушеннями здоров’я людей і тварин [3]. Вітаміни – це низькомолекулярні біорегулятори, необхідні в невеликих кількостях для нормальної життєдіяльності людини. Вітаміни відносять до біологічно активних сполук, що їх людина споживає разом з харчовими продуктами, оскільки організм не може задовольняти свою потребу в них за рахунок біосинтезу. Термін «вітамін» був запропонований у 1912 р. польським біохіміком К. Функом після того, як із концентрату рисових висівок він виділив необхідну для життєдіяльності речовину, що виявилася аміном (вітамін В1). Нині відомо понад 30 вітамінів. Основні напрями досліджень вітамінів пов’язані з поглибленим вивченням їх біологічної ролі, розробкою біотехнологічних засобів добування і застосування в медицині. Усі вітаміни поділяють на жиро- та водорозчинні. Жиророзчинні вітаміни здатні до накопичення в організмі, а вод��розчинні, як правило, швидко виводяться з нього. Згідно з функціональною класифікацією вітаміни поділяють на три основні групи: вітаміни-коферменти (вітаміни групи

Передплатний індекс 74643

В, Н та К), вітаміни-антиоксиданти (С, Е, каротиноїди) та вітаміни-прогормони (А, D) [1]. Сучасні дослідження засвідчили, що харчові продукти – це джерело фармакологічно активних сполук, серед яких виділяють антиалиментарний чинник. Під антиалиментарним чинником розуміють речовини природного походження, що вибірково знижують засвоєння інших біологічно активних сполук без вияву загальної токсичності. Усі антиалиментарні чинники можна поділити на такі три групи. 1. Сполуки, що затримують розщеплення та утилізацію білків. 2. Сполуки, що знижують розчинність або затримують засвоєння окремих хімічних елементів. 3. Сполуки, що інактивують або збільшують потребу в деяких вітамінах. Їх називають антивітамінами. До антивітамінів відносять сполуки, що спричиняють незалежно від механізму їх дії зниження або повну втрату біологічної активності вітамінів. Історія антивітамінів почалася років шістдесят тому з однієї спочатку, здавалося б, невдачі. Хіміки вирішили синтезувати вітамін В9 (фолієву кислоту) і водночас посилити його біологічні властивості. Фолієва кислота, як відомо, бере участь у біосинтезі білка й активізує процеси кровотворення. Хімічний аналог фолієвої кислоти, аметоптерин, повністю втратив вітамінну активність. Але, як виявилося, нова сполука гальмує розвиток клітин, передусім ракових. Ця сполука увійшла до реєстру ефективних протипухлинних препаратів. Біохіміки дослідили механізм її лікувального ефекту й встановили, що ця сполука є антагоністом вітаміну В9. Його лікувальна дія зумовлена тим, що аметоптерин бере участь у перебігу складних хімічних реакцій і тим самим порушує перетворення фолієвої кислоти на кофермент. Нині антивітаміни прийнято поділяти на дві групи: І – сполуки, що мають структуру, подібну до структури нативного вітаміну із заміщенням якої-небудь функціональнно важливої «Біологія і хімія в сучасній школі». – 2012. – № 3


14

Наука - вчителеві

групи на неактивну і які вступають у конкуренцію з вітаміном; ІІ – сполуки, що спричиняють модифікацію хімічної структури вітамінів або перешкоджають їх всмоктуванню, транспортуванню, призводять до зниження або втрати біологічного ефекту вітамінів. Згідно з класифікацією антивітамінів за характером їхньої дії, як це прийнято в біохімії, І групу можна віднести до антиметаболітів (конкурентні інгібітори), а другу – до неконкурентних інгібіторів, причому до ІІ групи входять сполуки різної хімічної будови і навіть самі вітаміни, що в окремих випадках звужують дію один одного. Сполуки-антагоністи вітамінів виявлено у багатьох харчових продуктах. Серед них найбільшу увагу привертають два ферменти: тіаміназа та аскорбатоксидаза, під упливом яких, особливо в разі неправильної обробки їжі, можуть втрачатися вітаміни С та В1 у великій кількості. На тіаміназу як антивітамін фахівці звернули увагу під час вивчення специфічного паралічу, що розвивався в лисиць після введення до раціону сирого коропа. Пізніше було встановлено, що в тканинах риби міститься фермент тіаміназа, що розщеплює молекулу вітаміну В1 (тіаміну) до неактивних сполук:

1 мг тіаміну. З’ясувалося, що антитіамінові чинники містяться і в інших харчових продуктах: рисі, шпинаті, вишні, брюссельській капусті тощо. Втім, інтенсивність їхньої антивітамінної дії настільки незначна, що істотного значення для розвитку В1-гіповітамінозу вони не мають. Безперечний інтерес становить відкриття антитіамінного чинника в каві. Причому на відміну від тіамінази риб він не руйнується під час нагрівання. Гіповітаміноз вітаміну В1 може виникнути в разі деяких типів дисбактеріозу, коли в кишечнику людини збільшується концентрація бактерій, що утримують тіаміназу. Захворювання такого типу було виявлено в японців та американців. Тіамінази тваринного та рослинного походження можуть спричиняти розщеплення частини тіаміну в різних харчових продуктах під час їх зберігання. Другим, не менш відомим, антиалиментарним чинником є аскорбатоксидаза, що міститься в багатьох овочах і фруктах, найбільше – в огірках, кабачках, цвітній капусті й гарбузі. Цей фермент прискорює окиснення вітаміну С до практично неактивної дикетогулонової кислоти:

α-аскорбінова кислота

(1) Згодом було встановлено, що існують два різновиди цього ферменту: тіаміназа І і тіаміназа ІІ. Тіаміназа І каталізує гідролітичне розщеплення вітаміну В1 на тіазоловий та піримідиновий фрагменти (1). Цей фермент потім було виявлено і в інших риб, причому не лише прісноводних. Тіаміназа ІІ каталізує нуклеофільне заміщення тіазолової частини молекули тіаміну іншими гетероциклічними основами (наприклад, піридином) з утворенням неактивних аналогів тіаміну. Ширші дослідження дали змогу виявити й інші В1-антивітамінні чинники в продуктах рослинного походження. Наприклад, з ягід чорниці виділено так звану 3,4-дигідрооксикоричну кислоту, 1,8 мг якої вистачає для нейтралізації «Біологія і хімія в сучасній школі». – 2012. – № 3

α-дегідроаскорбінова кислота

дикетогулонова кислота

Фермент був виділений у кристалічному вигляді з огірків і виявився білком, який утримує 0,25 % міді. Він виявляє активність поза організмом. Як з’ясувалося, вітамін С руйнується в рослинних продуктах під час їх тривалого зберігання і кулінарної обробки. Наприклад, тільки за рахунок дії аскорбатоксидази суміш сирих подрібнених овочів за 6 год зберігання втрачає понад половину вітаміну С, що міститься в ній, причому втрати його тим більші, чим більше подрібнено овочі. Зазначимо, що аскорбатоксидази практично немає або визначається в незначній кількості в моркві, буряку, помідорах, чорній смородині, шиповнику. Аскорбатоксидазу можуть дезактивувати флаваноїди, на які багаті темні фрукти (наприклад, чорниця). Не менший інтерес становлять чинники, що зв’язують біотин. Виявилося, що цю роль виконує білок авідин, який у великій кількості Передплатний індекс 74643


наука - вчителеві міститься в сирих яйцях. В умовах травного тракту він утворює стійкий комплекс з біотином і може призводити до біотинової недостатності. Авідин виділили в кристалічному стані, його молекулярна маса дорівнює 60 000, крім білкового компонента він утримує ще 10 % гексоз та гексоаміноз. Вважають, що систематичне вживання сирих яєць може призвести до біотинової недостатності [4]. Значний інтерес викликає інформація про виділення антиніацинових чинників – низькомолекулярних сполук, виділених із кукурудзи, які отримали назву ніацитину та ніациногену. Вчені доводять, що ці похідні ніацину (вітамін В5) можуть спричиняти хворобу пелагру. Соєвий білок, особливо в поєднанні з кукурудзяною олією, здатний нейтралізувати дію вітаміну Е (токоферолу). Відбувається це у зв’язку з тим, що в сої містяться доки ще не виділені в чистому вигляді антивітаміни токоферолу. Подібний ефект спостерігається і в разі вживання сирої квасолі. Термічна обробка цих продуктів призводить до руйнування антагоніста вітаміну Е. Цікаво, що і вітаміни, і антивітаміни в овочах і фруктах просторово розділені, тому не впливають один на одного, причому вміст вітамінів значно більший, ніж антивітамінів. Деякі з антивітамінів успішно використовуються в медицині. Антивітамін К увійшов до арсеналу лікарських засобів. Цікава історія його відкриття. Фахівці з’ясовували причину так званої хвороби солодкої конюшини у сільськогосподарських тварин, один із симптомів якої – погана здатність до згортання крові. Виявилося, що в конюшиновому сіні міститься антивітамін К – дикумарин. Вітамін К сприяє згортанню крові, а дикумарин порушує цей процес. Так виникла ідея, яку потім було втілено в життя, — використати дикумарин для лікування різних захворювань, зумовлених підвищеною здатністю до згортання крові. Трохи змінивши структуру вітаміну В3 (пантотенової кислоти), хіміки добули речовину з протилежними до вітаміну властивостями. У процесі тривалого експериментального вивчення нової сполуки було виявлено невластиву пантотеновій кислоті психотропну активність. Виявилося, що антивітамін В3 – пантогам заспокійливо впливає на нервову систему і має протисудомний ефект. Відкриття багатьох антивітамінів у природних продуктах пов’язане з практикою харчування тварин. Так, у складі льняної олії був відкритий антагоніст піридоксину (вітамін В6) – лінатин: Передплатний індекс 74643

15

лінатин

піридоксин

Під час гідролізу лінатину утворюється циклічний гідразин, здатний пригнічувати активність піридоксальових ферментів. Інгібітори піридоксальових ферментів було виділено з бобових [2]. З’єднавши дві молекули вітаміну В6, фахівці синтезували речовину, яка може розглядатися як його антагоніст. Потім з’ясувалося, що ця сполука (її називають піридитолом, енцефаболом та ін.) сприятливо впливає на деякі ключові обмінні процеси в тканинах головного мозку. Під упливом піридитолу поліпшується утилізація глюкози клітинами головного мозку, нормалізується транспортування фосфатів крізь гематоенцефалічний бар’єр та підвищується їхній вміст у головному мозку. У результаті цей антивітамін почали застосовувати в клінічній практиці. Нині нестримно росте число синтетичних антивітамінів, у ролі яких часто використовують лікарські речовини (наприклад, антибіотики, похідні ізонікотинової кислоти, сульфаніламіди):

пеніцилін

Очевидно, що значення цієї групи сполук ще далеко не розкрите. Але вже абсолютно ясно, що треба вивчати вплив цих речовин на процеси засвоєння їжі.

Література 1. Н е ч а е в А. П. Пищевая химия. – СПб.: ГИОРД, 2003. – 630 с. 2. Ни к о л а е в А. Я. Биологическая химия. – М.: Мед. информ. агентство, 2004. – 566 с. 3. О в ч и н н и к о в Ю. А. Биоорганическая химия. – М.: Просвещение, 1987. – 815 с. 4. П о к р о в с к и й А. А. Метаболические аспекты фармакологии и токсикологии пищи. – М.: Медицина, 1979. – 184 с. «Біологія і хімія в сучасній школі». – 2012. – № 3


16

Наука - вчителеві

ОСОБЛИВОСТІ КАРБОНУ ЯК ЕЛЕМЕНТа ЖИТТЯ Сергій РУДИШИН, кандидат біологічних наук, завідувач кафедри екології та охорони навколишнього середовища Вінницького соціально-економічного інституту університету «Україна»

П

очнемо з констатації сучасної наукової біологічної парадигми: феномен життя в біосфері здійснюється за матричним принципом синтезу первинних органічних речовин (ДНК, РНК, амінокислот, білків). Науковим ядром (фундаментом) біологічної науки є принцип «ДНК – мітоз», який ніхто поки не спростував. За означенням, органічні сполуки містять елемент Карбон; чотири елементи-органогени О, H, C, N становлять майже 98 % загального хімічного складу живих організмів. З теорії хімії відомо, що міцність ковалентного зв’язку обернено пропорційна атомним масам елементів, що його утворюють. Отже, є підстави вважати, що жива речовина біосфери використовує саме ці чотири найлегші елементи з причини утворення ними міцних ковалентних зв’язків. З біогеохімічного погляду, жива речовина біосфери є киснево-водневою системою, багатою на Карбон. Ученим невідома інша, некарбонова, форма життя на Землі, хоча в космосі та земній корі (неживій природі) вміст його незначний (у Всесвіті «панують» лише Гідроген і Гелій). Спробуємо відповісти на запитання: «Чому саме Карбон виявився придатним для створення структурної основи біологічних молекул життя?». Пояснення криється в унікальності Карбону. На зовнішньому електронному шарі атома Карбону містяться чотири електрони: 1s22s22p2. У результаті збудження атом переходить до стану 2s12p3, тобто чотири непарні електрони беруть участь в утворенні чотирьох стабільних ковалентних зв’язків. Залежно від типу гібридизації електронів (sp3-, sp2-, sp) можуть утворюватися зв’язки. Цим типам гібридизації відповідають координаційні числа 4, 3 і 2. У результаті можуть виникати стійкі каркаси молекул, ланцюжки довжиною в тисячі атомів Карбону [1]. У сполуках Карбон виявляє ступені окиснення -4; +2; +4, тобто його атоми здатні однаковою мірою як притягувати, так і віддавати електрони. Специфікою органічних сполук є зміна їхньої хімічної активності під дією певних каталізаторів (або інгібіторів) за певного значення рН. Здатність атомів Карбону легко утворювати стійкі ковалентні зв’язки з атомами Оксигену, © Рудишин С. Д., 2012 «Біологія і хімія в сучасній школі». – 2012. – № 3

Гідрогену, Нітрогену, Сульфуру, Фосфору важлива для функціонування біологічно активних сполук (ферментів, гормонів, АТФ та ін.). Жоден інший елемент (окрім Карбону) неспроможний утворювати величезну кількість стабільних молекул різних форм, розмірів, конфігурацій з функціональними групами, що визначають генетичні (інформаційні) та біохімічні властивості органічних сполук. Зазначимо, що аналог Карбону по головній підгрупі IV групи – Силіцій (Si) – дуже поширений у земній корі (неживій природі) і також має здатність утворювати ковалентні хімічні зв’язки Si—Si, Si—С, але такі зв’язки не приводять до утворення стабільних біологічно-інформативних молекул з довгими ланцюжками. Ще один феномен живої речовини, пов’я­ заний з Карбоном, – явище оптичної ізомерії. Оптично активні молекули містять асиметричний атом Карбону (позначають С*), сполучений з чотирма різними замісниками або групами атомів (лігандами). Такі молекули не мають центра симетрії, площин симетрії, тому їх ще називають «хіральними» (від грецьк. хірос – рука). Хіральні (несиметричні) молекули не можна сумістити, як не можна сумістити праву і ліву руки. За наявності в молекулі органічної речовини n асиметричних атомів Карбону кількість оптичних ізомерів виражається формулою 2n, де n – число С* у молекулі. Наприклад, у молекулі молочної кислоти міститься один асиметричний атом С*, тому мають існувати два (21 = 2) просторових ізомери цієї кислоти. Усі живі організми біосфери здійснюють безпомилковий синтез оптичних ізомерів (амінокислот, моносахаридів, органічних кислот, алкалоїдів тощо), що чітко різняться між собою не лише за оптичною активністю, а й за здатністю повертати (відхиляти) площину поляризації світла на певний кут під час проходження поляризованого променя світла крізь їх розчин. Відхилення площини вліво (проти годинникової стрілки) позначається (–), вправо – (+). За хімічним складом, температурою кипіння і плавлення, тепло- та електропровідністю такі оптичні ізомери не різняться між собою, але чинять різну Передплатний індекс 74643


наука - вчителеві фізіологічну дію на живі організми. Це явище має загальнобіологічне значення, оскільки пов’язане зі стійким порушенням явища симетрії у живій матерії. Поляризоване світло під час проходження крізь протоплазму живої клітини відхиляється тільки вліво. Заслуговує на увагу й той факт, що живі організми синтезують лише один тип ізомерів: лівообертальні (–) амінокислоти для побудови нативних білків; правообертальні (+) пентози – дезоксирибозу ДНК і рибозу РНК, АТФ. Синтезом цих речовин можна добути лише рацемати, тобто суміші (–)-ізомерів і (+)-ізомерів, які оптично й біологічно неактивні. У неживій природі (у кристалах) трапляються як ліво-, так й правообертальні форми. Хіральна чистота пентоз є необхідною умовою для реплікації ДНК, визначає специфіку живого, свідчить про практичну неможливість одержання живого з неживого та існування якісної межі між живим і неживим. Отже, феномен Карбону в живій речовині біосфери існує [1– 6] і потребує подальшого наукового дослідження.

17

ЛІТЕРАТУРА 1. Д о м б р о в с ь к и й А. В., Н а й д а н В. М. Органічна хімія : навч. посіб. – К. : Вища шк., 1992. – 503 с. 2. М о р о з С. А. Історія біосфери Землі: у 2 кн. – Кн. 1: Теоретико-методологічні засади пізнання. – К. : Заповіт, 1996. – 440 с. 3. П е р е л ь м а н А. И. Геохимия биосферы. – М. : Наука, 1973. –168 с. 4. Р у д и ш и н С. Д. Біологічна підготовка майбутніх екологів: теорія і практика: монограф. – Вінниця : ВМГО «Темпус», 2009. – 394 с. 5. Р у д и ш и н С. Д. Які біологічні знання можна вважати науковими для сучасної екології ? / Рудишин С. Д. // Наук. світ. – 2010. – № 5. – С. 5 – 6. 6. Х у х р я н с к и й В. Г., Ц ы г а н е н к о А. Я., П а в л е н к о Н. В. Химия биогенных элементов. – К. : Вища шк., 1990. – 207 с.

Педагогічний досвід

Методична розробка теми «Моногібридне схрещування» Людмила ВІВЧАРИК, викладач Тернопільського вищого професійного училища № 4 ім. М. Паращука Мета: • сформувати в учнів поняття про: основні закономірності успадкування ознак, гібриди, моногібридне схрещування, закон одноманітності (закон домінування, або І закон Менделя), закон розщеплення ознак (ІІ закон Менделя); • з’ясувати їх значення для людини; • ознайомити з науковим внеском видатних генетиків України, розповісти про «лисенківщину»; • поглибити знання про домінантні та рецесивні ознаки, генотип, фенотип; • розвивати логічне мислення, уяву, вміння аналізувати та узагальнювати інформацію, встановлювати причинно-наслідкові зв’язки, робити логічно обґрунтовані висновки; • сприяти виробленню вмінь працювати з матеріалом із газет, науково-популярною, довідковою літературою, писати реферати; • виховувати в учнів позитивне ставлення до сучасної біології та інтерес до її вивчення, почуття взаємоповаги, відповідальності.

Основні поняття і терміни: домінантна ознака, рецесивна ознака, моногібридне схрещування, закон одноманітності ознак, закон розщеплення ознак, гібрид, «лисенківщина».

О б л а д н а н н я: насіння гороху різних сортів, таблиця «Хід моногібридного схрещування в гороху посівного», портрети українських генетиків, опорні конспекти, підручники «Загальна біологія», олівці зеленого і жовтого кольорів, ПК, телевізор.

Міжпредметні зв’язки: хімія (нуклеїнові кислоти), біологія людини (передача ознак і хвороб у ряді поколінь, перебудова, штучний синтез генів), біологія рослин і біологія тварин (виведення нових порід і сортів), історія України (сталінізм, голодомор 1947–1948 рр., розгром радянської генетичної школи, «лисенківщина»), зарубіжна література (роман російського письменника В. Дудинцева «Біле вбрання») . Форми та методи роботи: створення проблемної ситуації, пояснення з елементами бесіди, демонстрування таблиць, замальовування схеми, робота з роздавальним дидактичним матеріалом, формулювання висновків, випереджальні завдання творчого характеру.

© Вівчарик Л. М., 2012 Передплатний індекс 74643

«Біологія і хімія в сучасній школі». – 2012. – № 3


18

педагогічний досвід

Структура уроку І. Організаційна частина – 2 хв. II. Перевірка опорних знань – 5 хв. III. Мотивація навчальної діяльності – 6 хв. ІV. Пояснення нового матеріалу – 20 хв. План 1. Моногібридне схрещування. 2. І закон Менделя. 3. ІІ закон Менделя. V. Закріплення вивченого – 9 хв. VI. Підсумки уроку – 2 хв. VII. Домашнє завдання – 1 хв. ХІД УРОКУ І. Організаційна частина. Перевірка присутності учнів, з’ясування готовності учнів до уроку. II. Перевірка опорних знань. Біологічна розминка. • Який розділ із загальної біології ми почали вивчати? • Що вивчає генетика? • Що таке спадковість? • Як реалізовується спадковість? • Наведіть означення гена. • Назвіть офіційну дату виникнення науки генетики. Праці якого вченого стали підґрунтям для цієї науки? III. Мотивація навчальної діяльності. Давайте дізнаємося більше про життєвий шлях і наукову діяльність людини (звертаю увагу учнів на портрет Г. Менделя). Повідомлення учня. Грегор Мендель народився 22 липня 1822 р. у родині селянина в невеликому селі Гінчице на території сучасної Чехії. Хлопчик вирізнявся неабиякими здібностями, і оцінки в школі йому виставлялися лише високі, як «одному з перших у класі». Батьки Грегора мріяли вивести свого сина «у люди», дати йому гарну освіту. Перешкодою цьому були злидні, в яких жила родина Менделя. І все-таки Грегору вдалося закінчити спершу гімназію, а потім 2-річні філософські курси. У 1843 р. Мендель, витримавши конкурс, став послушником у Августинському монастирі в Брюнні. Ставши ченцем, Мендель нарешті був урятований від вічного нестатку і турбот про шматок хліба. Його не залишало бажання продовжити навчання, і в 1851 р. настоятель направив його до Віденського університету вивчати природничі науки. Але тут його спіткала невдача. Мендель, який увійде в усі підручники біології як творець науки генетики, схибив саме на іспиті з біології. Він чудово знався на ботаніці, але його знання про зоологію були значно слабші. «Біологія і хімія в сучасній школі». – 2012. – № 3

Розчарований Мендель залишив мрії про одержання диплому. Однак він як помічник учителя викладав фізику і біологію в реальній школі в м. Брюнні. Як же Мендель став відомим генетиком, якщо він був ченцем? (Демонструю на екрані телевізора портрет Г. Менделя) Повідомлення учня. У монастирі він почав серйозно займатися садівництвом на невеликій ділянці – 35 × 7 м. Навесні 1854 р. Мендель висадив там горох. А ще раніше в його келії утримувалися їжак, лисиця і безліч мишей – сірих і білих. Мендель схрещував мишей, спостерігав, яке виходило потомство. Якби доля склалася інакше, опоненти пізніше називали б закони Менделя не «гороховими», а «мишачими». Але монастирське начальство довідалося про досліди брата Грегора з мишами і розпорядилося мишей забрати, щоб не кидати тінь на репутацію монастиря. Тоді Мендель переніс свої досліди на горох посівний, який ріс у монастирському саду. Чому Мендель для своїх дослідів вибрав горох посівний? Пригадайте, що ви знаєте про горох з біології рослин (демонструю на екрані телевізора зображення гороху посівного). Учні пригадують, що вони знають про горох з біології рослин: рослини легко вирощувати; мають великі кольорові квіти; самозапильні; можливе перехресне і штучне схрещування сортів. Які ж досліди Мендель проводив на горосі? Повідомлення теми, завдань уроку. Відповідь на це запитання ви отримаєте сьогодні на уроці, а також дізнаєтеся про (звертаю увагу учнів на плакат, на якому зазначено тему і завдання уроку):  основні закономірності успадкування ознак;  моногібридне схрещування;  закони Менделя;  їх значення для людини;  видатні генетики України;  «лисенківщина». IV. Пояснення нового матеріалу. Бесіда, розповідь, робота з опорним конспектом, демонстрація схем, таблиць. Пам’ятаєте, як у дитинстві ви малювали на аркуші паперу спочатку жовтим олівцем, а зверху – зеленим і одержували синій колір (демонструю)? А Менделя зацікавило, якщо схрестити особини гороху, які мають жовте і зелене забарвлення насіння, то що буде? (Демонструю жовте і зелене насіння гороху.)

Передплатний індекс 74643


педагогічний досвід Схрещування батьківських форм, які спадково різняться лише однією парою ознак (жовте і зелене забарвлення насіння), називається моногібриднім. Усе потомство за такого схрещування виявилося з жовтим насінням. Це потомство він назвав гібридним. Гібрид – це потомство, одержане від схрещування двох організмів з різними ознаками. Аналогічні результати було виявлено і в дослідах, в яких до уваги бралися інші ознаки. Так, у разі схрещування рослин з гладеньким і зморшкуватим насінням усе потомство мало гладеньке насіння. У разі схрещування рослин з пурпуровими і білими квітками в усіх гібридів виявилися лише пурпурові пелюстки квітів. (Демонструю на екрані телевізора таблицю «Хід моногібридного схрещуваня в гороху посівного».) Виявлену закономірність було названо І законом Менделя, або законом одноманітності гібридів першого покоління. Ознаку, яка виявляється в першому поколінні, він назвав домінантною (жовтий колір насіння гороху), а ознаку, яка в першому поколінні гібридів не виявляється, – рецесивною (зелений колір насіння гороху). Для прикладу запишемо схему моногібридного схрещування гороху з жовтим і зеленим забарвленням насіння (замальовую схему на дошці): Ж

×

З

Ж Отже, І закон Менделя, або закон одноманітності гібридів першого покоління, в загальному вигляді можна сформулювати так: у разі схрещування особин, які відрізняються між собою однією парою ознак, усе потомство в першому поколінні одноманітне. У подальшому Мендель схрестив гібриди першого покоління між собою. Яке потомство він одержав? (Демонструю на екрані телевізора таблицю «Хід моногібридного схрещуваня в гороху посівного».) Продовжую записувати схему:

Ж

Ж

{

Ж

×

Ж

З

{

Ж

3 1 У другому поколінні виявляються особини не тільки з жовтим забарвленням насіння, а й із зеленим. Передплатний індекс 74643

19

У другому поколінні з’являються особини як з домінантними, так і рецесивними ознаками, тобто виникає розщеплення, що відбувається у відношенні 3 : 1, тобто в 75% особин виявляється домінантна ознака, а в 25 % – рецесивна. Цю закономірність було названо ІІ законом Менделя, або законом розщеплення. Ці закони справедливі не тільки для гороху посівного, а й для інших рослин, тварин. Наприклад, у генетиці тварин класичним об’єктом для дослідження є муха дрозофіла, яка розмножується на відходах овочів і фруктів. У цих мушок нормальні крила домінують над короткими. Поміркуйте, яке буде потомство в першому поколінні від схрещування мушок з нормальними і короткими крилами? Відповідь обґрунтуйте на основі розглянутих законів Менделя. У першому поколінні всі мушки будуть з нормальними крилами тому, що, за І законом Менделя (законом одноманітності), в першому поколінні виявляється лише домінантна ознака, в даному випадку – нормальні крила. Завдяки законам Менделя учені навчилися створювати високопродуктивні породи домашніх тварин, різні сорти рослин, штами грибків, з яких виготовляють антибіотики. У генетиці людини вивчено характер успадкування більш ніж 2 000 ознак, низку генетичних захворювань, що їх можна попереджати й лікувати, в генній інженерії здійснюють перебудову і штучний синтез генів. Грегор Мендель став основоположником учення про спадковість, творцем нової науки – генетики. Але він настільки випередив свій час, що впродовж життя Менделя ніхто не зрозумів значення його відкриттів. Лише через 16 років після його смерті, тобто в 1900 р., вчені заново прочитали й осмислили написане Менделем. З цього часу і починається розвиток науки генетики. У 20-ті й до середини 30-х років ХХ ст. радянська генетична школа вважалася найсильнішою у світі. Видатним генетиком цього періоду був український учений М. І. Вавилов (демонструю портрет). Взявши за основу закони Менделя, він вивів нові високопродуктивні сорти рослин. А з середини 30-х р. в Україні розпочався розгром цієї науки. Пригадайте з курсу історії України, що це були за роки. Це були роки масових репресій відомих учених, діячів культури та мистецтва, заборони діяльності церкви, руйнування храмів. Значна частина української інтелігенції загинула в сталінських тюрмах і концтаборах. «Біологія і хімія в сучасній школі». – 2012. – № 3


20

педагогічний досвід

Багатьох учених було заарештовано і розстріляно або звільнено з роботи (демонструю на екрані слайди із прізвищами вчених). • Бєляєв Микола Костянтинович (1899 — 1937), генетик, розстріляний. • Вавилов Микола Іванович (1887 — 1943), генетик, географ, академік АН СРСР, АН УРСР і Всесоюзної академії сільськогосподарських наук ім. В. І. Леніна (ВАСГНІЛ). Заарештований 1940 р., засуджений до розстрілу, помер у тюрмі. • Говоров Леонід Іпатійович (1885 — 1942), селекціонер, учений у галузі рослинництва, розстріляний. • Карпеченко Георгій Дмитрович (1899 — 1942), генетик, розстріляний. • Левитський Григорій Андрійович (1878 — 1942), цитогенетик, член-кореспондент АН СРСР, заарештований 1941 р., помер у в’язниці. Та інші. Аж до 1965 р. генетика вважалася в СРСР псевдонаукою і перебувала під забороною з «легкої руки» Трохима Лисенка, якого називали «Сталіним у науці». Що ж пропагував Трохим Лисенко? Насамперед він заперечив закони генетики, відкриті Менделем, назвавши їх «гороховим» менделізмом. Натомість запропонував власні, нічим не підтверджені й ніким не доведені «істини». Зокрема, він вирішив, що набуті ознаки живих організмів можуть успадковуватися (генетика це заперечує) і, виходячи з цього, розпочав масові нововведення в сільському господарстві. Він намагався витворити різні гібриди овочів та фруктів і переконував, що можна вивести, наприклад, баклажан із помідора, а за умови відповідного догляду з жита може вирости пшениця, можна схрестити вільху з осикою і одержати гібрид. Насправді це здійснити неможливо тому, що вільха і осика є генетично віддаленими видами. У курсі зарубіжної літератури ви вивчатимете роман російського письменника Володимира Дудинцева «Біле вбрання». В цьому романі розповідається про протиборство в радянській науці 1940-х – 1950-х років справжніх ученихгенетиків з прибічниками «академіка-агронома» Т. Лисенка, як ці справжні вчені, не зважаючи на переслідування, таємно проводили свої досліди. «Лисенківщина», як така, була одним із чинників, який призвів до голодомору 1947–1948 рр. в Україні. А ви знаєте, що ми кожного року відзначаємо річницю початку великого голодомору1932 – 1933 рр. в Україні, тому не можна було не згадати про ці події. V. Закріплення вивченого. Тепер перевіримо, як ви засвоїли новий матеріал. Для цього я роздам вам чотири варіанти тестових завдань. Ваше завдання – позначити «Біологія і хімія в сучасній школі». – 2012. – № 3

правильні відповіді (літеру обвести кружечком). Підпишіть ваші аркуші. Поки ви працюєте, я запишу домашнє завдання (записую домашнє завдання на дошці). А тепер обміняйтеся аркушами. Я роздам вам контрольні картки, і ви самі перевірите відповіді. Біля кожної правильної відповіді ставте «+». Тепер підрахуйте «+» і ручкою поставте оцінку: один «+» – 2 бали. VI. Підсумки уроку. Викладач звертає увагу на активність учнів, коментує їхню роботу під час вивчення нового матеріалу, робить наголос на вмінні робити висновки, вмотивовано оцінює. VII. Домашнє завдання. § 39 підручника, опрацювати конспект «Моногібридне схрещування. Перший і другий закони Менделя». Вправа. У людини карі очі домінують над блакитними. Який колір очей буде у дитини, якщо в батька блакитні очі, а в матері – карі? Основні генетичні поняття Генетика (від грецьк. генезіс – походження) – наука про спадковість і мінливість живих організмів і методи керування ними. В її основу покладено закономірності спадковості, що їх виявлено Г. Менделем під час схрещування різних сортів гороху. «Народження» генетики відносять до 1900 р., коли Х. де Фріз, К. Коренс і Е. Чермак повторно відкрили закон Г. Менделя. Залежно від об’єкта дослідження виділяють генетику рослин, тварин, мікроорганізмів, людини тощо, а залежно від методів – біохімічну генетику й ін. Термін «генетика» запропонував англійський генетик В. Бетсон (1905). Спадковість – це властивість організму передавати свої ознаки й особливості розвитку наступним поколінням. Мінливість – властивість організмів набувати нових ознак у процесі індивідуального розвитку. Моногібридне схрещування – схрещування батьківських форм, які спадково відрізняються лише однією парою ознак. Гібрид – це потомство, одержане від схрещування двох організмів з різними ознаками. Домінантна ознака – ознака, яка виявляється в першому поколінні. Рецесивна знака – ознака, яка в першому поколінні гібридів не виявляється. Основні генетичні закони Перший закон Менделя, або закон одноманітності – у разі схрещування особин, які відрізняються одна від одної за однією парою ознак, усе потомство в першому поколінні одноманітне. Передплатний індекс 74643


педагогічний досвід Другий закон Менделя, або закон розщеплення – у разі схрещування гібридів першого покоління в другому поколінні з’являються особини як з домінантними, так і рецесивними ознаками, тобто виникає розщеплення, яке відбувається в певних відношеннях: 75 % особин мають домінантний стан ознаки, а 25 % – рецесивний (розщеплення 3 : 1). І варіант Прізвище та ім’я_____________________________ 1. Ген – це А ділянка хромосоми Б явище домінування ознаки В одиниця спадковості 2. Основоположником генетики є: А Морган Б Мендель В Х. де Фріз 3. Гібрид – це: А потомство від схрещування двох організмів з різними ознаками Б потомство першого покоління В потомство другого покоління 4. Моногібридне схрещування: А схрещування особин, які спадково різняться однією парою ознак Б схрещування особин, які спадково різняться двома парами ознак. 5. Коли почався занепад української генетики? А 1900–1930 рр. Б середина 1930-х років В початок 1960-х років ІІ варіант Прізвище та ім’я_____________________________ 1. Генетика – це наука про: А спадковість Б спадковість і мінливість В живі організми 2. Домінантна ознака: А ознака, яка пригнічує дію іншої ознаки Б ознака, пригнічена дією іншої ознаки В виявляється лише в першому поколінні 3. Видатним українським генетиком 20-х і до середини 1930-х років був: А Морган Б М. Вавилов В М. Бєляєв 4. І закон Менделя – це: А закон одноманітності Б закон розщеплення В закон незалежного комбінування станів ознак Передплатний індекс 74643

21

5. Класичним об’єктом для дослідження в генетиці тварин є: А мушка дрозофіла Б миші В лисиці ІІІ варіант Прізвище та ім’я_____________________________ 1. Термін «генетика» запропонував: А Г. Мендель Б В. Бетсон В Х. де Фріз 2. Рецесивна ознака – це: А ознака, яка в першому поколінні не виявляється Б ознака, яка виявляється в першому поколінні. 3. Мінливість – це: А властивість організмів набувати нових ознак у процесі індивідуального розвитку Б властивість організму передавати свої ознаки й особливості розвитку наступним поколінням 4. ІІ закон Менделя – це: А закон одноманітності Б закон розщеплення В закон незалежного комбінування станів ознак 5. Хто спричинив занепад генетики? А Т. Лисенко Б Й. Сталін В М. Вавилов ІV варіант Прізвище та ім’я_____________________________ 1. Народження генетики відносять до: А 1900 р. Б 1905 р. В 1903 р. 2. Спадковість – це: А властивість організму передавати свої ознаки й особливості розвитку наступним поколінням Б сукупність генів 3. Чому Мендель для своїх дослідів обрав горох посівний? А легко вирощувати Б є самозапильним В не є самозапильним 4. Гібрид – це: А потомство, одержане від схрещування двох організмів з різними ознаками Б потомство другого покоління 5. Т. Лисенко: А не підтримував закони Менделя Б підтримував закони Менделя «Біологія і хімія в сучасній школі». – 2012. – № 3


22

педагогічний досвід

АКТИВАТОРИ НАВЧАЛЬНОЇ діяльності УЧНІВ Ірина Янісевич, учитель-методист, директор ЗОШ І–ІІІ ступенів № 4 м. Славути Хмельницької області

П

еред сучасним учителем стоїть завдання розвитку стійкого інтересу учнів до навчання, до знань, підготовки до цілеспрямованої та самостійної пізнавальної діяльності. Розв’язуванню цього завдання сприяє використання так званих активаторів навчально-пізнавального простору на уроках і в позаурочний час. (Активатор – те, що посилює дію чого-небудь, у цьому разі – навчальнопізнавального процесу.) Активність учня у процесі навчання передбачає наявність у нього потреби до навчання, створення позитивної емоційної атмосфери, що сприяє оптимальному напруженню розумових і фізичних сил. У форматі навчання, розумового розвитку особистості та виховання інтерес є сполучною ланкою. Посилення інтересу до знань є рушійною силою розвитку інтелекту та важливим чинником формування особистості розвиненої, соціально інтегрованої, конкурентоспроможної у ринкових відносинах, здатної до власного вибору серед численних альтернатив, що їх пропонує сучасне життя. На основі опрацювання науково-педагогічної літератури та практики роботи в школі можна виокремити сім активаторів учнівської пізнавальної сфери. Розглянемо їх. 1. «Поменше вчителя – побільше учня» Учень як суб’єкт навчально-виховної діяльності повинен працювати в режимі самостійного пошуку та досліджень. Саме тому уроки хімії під гаслом «Навчання як дослідження» сприяють створенню інтелектуального поля учня. Дослідження об’єктів (елементів, речовин, реакцій, фактів, моделей, гіпотез, законів, теорій) відбувається за алгоритмізованими «сходинками пошуку». Така алгоритмізація не применшує учнівську допитливість і творчість, бо «навчання як дослідження» передбачає наростання дослідницького потенціалу завдяки використанню завдань прогресуючої складності. 2. «Зміна діяльності – засіб подолати нудьгу» Використання методу досліджень дає змогу вдало поєднувати його з активними (евристична бесіда, проблемні завдання) та інтерактивними («мозковий штурм», кейс-метод, ро© Янісевич І. В., 2012 «Біологія і хімія в сучасній школі». – 2012. – № 3

льові та динамічні ігри, кубування) методами проведення навчальних занять. Підтримувати пізнавальний інтерес через зміну діяльності допомагають семінарські заняття, в тому числі з використання інформаційних технологій. Серед дослідницьких уроків завжди є місце урокам-проектам, що дає змогу систематизувати здобуті знання і сформулювати власні висновки, відзначити авторські відкриття та зафіксувати інтелектуальні успіхи. 3. «Більше корисних знань» Значущість того, що вивчається, доводжу до відома учнів не тільки на початку курсу, теми, а й на початку кожного уроку. Розуміння доцільності знань, умінь та навичок, що їх здобувають учні, найбільше каталізує навчальну діяльність кожного з них, дає усвідомлення праці «не дарма». Іноді використовую емоційну розповідь про те, що трапляється з людьми, які не володіють знаннями в ситуаціях, коли вони необхідні. Практикую використання і психологічного прийому «Як зацікавити учнів якоюсь зміною?». При цьому акцентую увагу на використанні знань у майбутній професійній діяльності та повсякденному житті. З метою сприяння вибору професії учнів профільних класів започаткувала довготривалий проект «Хімічний кут професій». Значну увагу надаю допрофільній підготовці, основна мета якої – підготувати учнів до свідомого вибору хіміко-біологічного профілю. Цьому сприяє курс за вибором «Металічні елементи та їх вплив на здоров’я людини», розроблений у співавторстві. Це інтегрований курс, спрямований на формування здоров’язбережувальної компетенції учнів. Учні, котрі потребують хімічного зростання, мають змогу поглибити знання, відвідуючи міжшкільний факультатив «Розв’язування розрахункових та якісних задач з хімії». 4. «Все нове – добре забуте старе» Будь-яка інформація буде цікавою, якщо поєднуватиме нове з добре відомим. Чим тісніше пов’язані здобуті знання та ті, що їх здобувають, тим більше шансів, що навчальний матеріал буде зрозумілим. Саме тому на уроках хімії прагну актуалізувати знання учнів з курсу природознавства. Інформаційний простір природничих предметів дає змогу на багатьох Передплатний індекс 74643


педагогічний досвід уроках звертатися до інших предметів (біології, фізики, географії). Працюючи з інтелектуальним багажем учнів, пам’ятаю про їхні захоплення поза школою, які достатньо гостро конкурують зі шкільними обов’язками. Енергетичного ресурсу учнів має вистачати на все: і на захоплення, і на виконання домашніх завдань, і на збереження працездатності впродовж тижня. Де його взяти? На допомогу приходять результати проекту «Кисневий бум», що вже виборов право на життя серед учнів. Виконуючи проект, вони переконуються, що кисень має колосальний терапевтичний потенціал, пришвидшує обмін речовин людини та збільшує її працездатність. 5. «Все добре в міру» Жодне завдання не має бути занадто важким, однак і не занадто легким – це одна з основних умов учнівської зацікавленості. Як досягти цього? На мою думку, лише шляхом спроб та помилок. Щодо спроб, то вони полягають у такому: • навчальний матеріал будую за принципом від простого до складного, враховуючи вікові та індивідуальні особливості учня; • використовую аналогії, порівняння, протиставлення, виокремлення головного; • диференціюю не тільки завдання, а й допомогу учневі (під час розв’язування тренувальних вправ та задач використовую метод взаємонавчання учнів). 6. «Контроль у режимі “online”» Контроль є важливим чинником управління навчально-виховним процесом, одним із засобів підвищення ефективності пізнавальної діяльності. Разом з тим, сучасна оцінка не є фіксатором учнівських невдач, а лише умовною позначкою їх особистих досягнень. Практикую різні форми контролю: тест, самостійна робота, хімічний диктант. Під час конструювання уроку контролю та корекції знань, умінь та навичок добираю завдання, враховуючи рівні: репро-

23

дуктивний, реконструктивний, продуктивний, творчий. Контрольну роботу складаю з урахуванням усіх тих можливих учнівських операцій, що суттєво спрощує механізм перевірки контрольної роботи та її поелементний аналіз разом з учнями. Учні завжди ознайомлені з критеріями оцінювання. 7. «Домінування емоційного позитиву» Емоційний вплив – один із потужніших активаторів учнівської зацікавленості. Позитивне налаштування в просторі того, що вивчається, очевидна захопленість учителя предметом не залишають байдужими більшість учнів. Отже, основними шляхами активізації навча­ льно-пізнавальної діяльності учнів є: 1) набуття учнями досвіду дослідницької роботи, розвиток їхніх інтелектуальних здібностей, дослідницьких умінь та творчого потенціалу; 2) використання активних та інтерактивних методів активізації пізнавальної діяльності; 3) вплив та розвиток мотиваційної сфери учня із виробленням життєвої стратегії щодо професійного вибору; 4) дотримання психологічних закономірностей опанування знаннями – від сприйняття через усвідомлення, осмислення до теоретичного узагальнення; 5 ) створення комфортних умов для вироблення індивідуальної освітньої траєкторії кожного учня у форматі здобуття знань із визначеними рівнями та критеріями, з подальшим виявленням учнівської пізнавальної самостійності; 6) результативність учня розглядається як його особисте досягнення; 7) трансформація позитивної вчительської енергії в учнівську. Власний досвід переконує, що запропоновані підходи забезпечують формування стійкої внутрішньої мотивації особистості до навчання, соціального та професійного самовизначення.

пам’ятка для авторів журналу 1. Автор подає до редакції рукопис українською мовою у двох примірниках, обсягом до 20 сторінок формату А4. 2. Автор підписує другий примірник рукопису, стверджуючи цим достовірність дат, цитат, фактів тощо. 3. Текст рукопису потрібно набрати на комп’ютері (друк з одного боку сторінки, півтора інтервала між рядками, розмір шрифту 14), до нього додати диск. 4. Поля сторінок рукопису: ліве і нижнє — 25 мм, верхнє — 20 мм, праве — 10 мм. 5. Ілюстрації подаються на окремих аркушах. 6. Бібліографія до рукопису має бути складена з додержанням правил стандартів. 7. До рукопису додаються дані про автора (прізвище, ім’я та по батькові, місце роботи, посада, адреса, телефон). 8. Статті, які передбачається використати під час подання до захисту дисертаційних робіт, надсилати з рецензією. Необхідно зазначити УДК, написати трьома мовами (українською, російською, англійською) ім’я і прізвище автора, назву статті, анотацію та ключові слова. 9. Просимо не надсилати одні й ті самі матеріали водночас до нашого журналу та інших видань. Бажаємо успіхів!

Передплатний індекс 74643

«Біологія і хімія в сучасній школі». – 2012. – № 3


24

профільна школа

УДК 373.5

Практична робота «Моделювання просторової структури біомолекул» Олександр КОЗЛЕНКО, науковий співробітник лабораторії хімічної і біологічної освіти Інституту педагогіки НАПН України

Анотація. Запропоновано розробку практичної роботи згідно з програмою з біології для профільного рівня з використанням комп’ютерних і саморобних моделей молекул білків і нуклеїнових кислот. Ключові слова: моделювання, візуалізація молекул, практична робота, біополімери. Александр КОЗЛЕНКО Практическая работа «Моделирование пространственной структуры биомолекул» Аннотация. Предложена разработка практической работы в соответствии с программой по биологии для профильного уровня с использованием компьютерных и самодельных моделей молекул белков и нуклеиновых кислот. Ключевые слова: моделирование, визуализация молекул, практическая работа, биополимеры. Oleksandr KOZLENKO The Practical Work «Modeling of the Spatial Structure of Biomolecules» Summary. The practical work due to the program of biology of prophile-level school teaching with the using of computer models and home-made models of molecules, proteins and nucleic acids is porposed. Keywords: modeling, visualization of molecules, practical work, biopolymers.

Н

аявність персональних комп’ютерів, підключених до Інтернету, в предметному кабінеті – це, беззаперечно, чудове доповнення до традиційних ТЗН. Проте їх використання на уроці часто перетворюється на непросту методичну (а іноді й морально-етичну) проблему – навіть під час групової роботи неможливо посадити за учнівський комп’ютер більш ніж три-чотири учні. Пропонуємо розробку практичної роботи, в якій ця проблема перетворюється на спосіб організації заняття. На прикладі практичної роботи з біології для профільного рівня «Моделювання просторової структури біомолекул» покажемо, як цю проблему можна не тільки зневілювати, а й використати з максимальною ефективністю (окремі елементи цієї практичної роботи можна використати для академічного рівня чи навіть рівня стандарту). Для виконання практичної роботи клас поділяють на групи. Формуються шість базових груп (але можна зробити і більше, якщо дати однакове завдання декільком групам). Групові завдання за складністю та вимогами дещо відрізняються від завдань для рівня внутрішньогрупової взаємодії, тож © Козленко О. Г., 2012 «Біологія і хімія в сучасній школі». – 2012. – № 3

спосіб формування груп варто обрати заздалегідь. Частина завдань вимагає ефективного об’єднання зусиль членів групи (як нині кажуть, тімбілдінгу*), тому можна використовувати роботу для розвитку комунікативних компетенцій окремих учнів. Кращим способом формування груп, на думку автора, є вибір лідерів: першим за рейтингом учням надається право набрати собі групи (зазвичай це робиться так: шість перших за рейтингом учнів виходять до дошки і по черзі викликають до себе в групу одного з присутніх у класі); цей спосіб забезпечує відносну рівність груп за силою і достатньо високу сумісність у групах. Членам груп дозволяється підходити до інших команд, дивитися, що вони роблять, і навіть приєднуватися до інших груп під час виконання завдань: для відповіді на підсумкове запитання необхідно якісно зробити всі шість моделей і обговорити запитання. Кожна група отримує матеріали й інструкції для роботи та завдання, відповіді на які записують у зошитах або спеціальних бланках, а в кінці роботи зачитують їх. Розподіл завдань наведено на схемі 1. Для роботи потрібно три комп’ютери. За наявності тільки одного вчительського комп’ютера мож-

*

Від англ. theambuilding – створення команди. Передплатний індекс 74643


профільна школа

25

Схема 1 Послідовність завдань для груп

на поділити «комп’ютерний час» таким чином, щоб перші 5–7 хв працювала група 2, наступні 7–10 хв – група 4, а потім доступ мала група 5. Роботу можна виконувати як в режимі офлайн (off-line) (з використанням візуалізатора молекул RasMol і заздалегідь підготовлених моделей, розміщених на диску), так і в режимі онлайн (при цьому можна використовувати додаткові ресурси Інтернету – сторінки «Молекула місяця» сайта Міжнародного банку білкових структур PDB http://www. rcsb.org/pdb/home/home.do, а також візуалізатор молекул Jmol, який є внутрішнім візуалізатором молекул сайта PDB). У разі роботи офлайн можна попередньо підготувати інструкції на основі матеріалів таких сторінок. • Пам’ятка для роботи з RasMol: http://www. kozlenkoa.narod.ru/nb1.htm. • Пам’ятка для роботи з командним вікном: http://www.kozlenkoa.narod.ru/nb2.htm. • Пам’ятка для роботи із сайтом Банку білкових структур PDB: http://www.kozlenkoa.narod.ru/ pdb.htm. Для підбиття підсумків роботи використовують ті форми рефлексії, що їх прийнято в конкретПередплатний індекс 74643

ного вчителя. Оцінюючи роботи після уроку (в ідеалі – під час самого уроку, але можна і після), вчителеві важливо звернути увагу на правильність власне моделювання, наприклад правильний порядок нуклеотидів у моделі групи 2. Це входить до підсумкової оцінки. Комплект для підготовки паперових матеріалів у електронному вигляді можна скачати на сторінці: http://www.kozlenkoa.narod.ru/soft.htm (RAR-архів, 19,6 Мб). Завдання для груп 1. ДНК: Бісерна модель

Автор ідеї та реалізації – Соня Стіфел (Sonja Stiefel), 2008 р., Альбукерке, Нью-Мексико, США. http://www.stiefelhome.com/ «Біологія і хімія в сучасній школі». – 2012. – № 3


26

профільна школа

Виконання практичної роботи в 10-Б класі Великодимерського НВК (Броварський район, Київська область) під керівництвом учителя біології Олени Михайлівни Шелудченко

Підготовчі роботи: роздрукувати на кольоровому або чорно-білому принтері схему складання моделі ДНК з бісеру (1 сторінка формату А4 – файл dna_jewelry_ua.ppt); підготувати бісер 6 кольорів: обов’язково чорний і помаранчевий, решта 4 кольори – за наявності. М а т е р і а л и д л я р о б о т и н а у р о ц і : ножиці, бісер, дріт для бісеру.

1.1. Чому ми використовуємо дві намистини для зображення A і Г та лише одну – для Ц і T? Що являє собою дріт? 1.2. А може утворювати пару лише з Т і Ц – пари тільки з Г. В який спосіб це може показати на бісерній моделі? 1.3. * Як показати 3' і 5'-кінці ланцюгів ДНК? 2. ДНК: модель пар нуклеотидів

Підготовчі роботи: роздрукувати на кольоровому або чорно-білому принтері по 3 примірники кожної пари нуклеотидів (6 сторінок формату А4 – файл dna_atgc.doc). М а т е р і а л и д л я р о б о т и н а у р о ц і : ножиці, скріпки або клей, дріт або голка з товстою ниткою.

Пари основ треба вирізати і склеїти / з’єднати скріпками між собою. 2.1. Виконайте моделювання ділянки ДНК певної послідовності: 3' 5'

«Біологія і хімія в сучасній школі». – 2012. – № 3

Г

Г Ц Ц Ц Т Т А Г А

3' 5'

2.2. Розгляньте модель ДНК (PDB ID 1bna) в RasMol (або в Jmol на сайті PDB http://www. rcsb.org/pdb/101/motm.do?momID=23. Запишіть послідовність нуклеотидів цього фрагмента (зручно застосувати поєднання способів фарбування моделі Color - Shapely). 3' 5'

Ідея – Ван Ренсселер Поттер (Van Rensselaer Potter), 1958 р., Медисон, Вісконсин, США; адаптація – Чонг Кам Ху (Cheong Kam Khow), Сінгапурський науковий центр, Сінгапур, і О. Г. Козленко. http://www.ncbe.reading.ac.uk/DNA50/ cutout.html

А

5' 3'

Спільне завдання I. Порівняйте обидві моделі з моделлю ДНК (PDB ID 1bna) в RasMol. Яка модель повніше відповідає структурі реальної молекули ДНК – бісерна чи паперова? В яких випадках і чим краще одна, в яких – інша? 3. ДНК: паперова модель орігамі Автор – Токи Йен (Thoki Yen, 1985; опублікована в журналі Trends in Biochemical Sciences, Volume 20, page 94., 1995, № 2); версія – Девід Гудселл (David S. Goodsell), Ла Джола, Каліфорнія, США. Передплатний індекс 74643


профільна школа Підготовчі роботи: роздрукувати на кольоровому або чорно-білому принтері схему складання та модель ДНК (2 сторінки формату А4 – файл dna-3dmodel-paper.pdf; за бажання модель можна збільшити до 2 сторінок А4, файли dna_1.jpg і dna_2.jpg). Для порівняння можна роздрукувати простішу модель для складання з файла dna_ori.pdf. М а т е р і а л и д л я р о б о т и н а у р о ц і : ножиці. Роздрукувати, обрізати поля, зігнути навпіл, прогнути по суцільних лініях від себе («гора»), по пунктирних до себе («долина»). Модель сама згорнеться в спіраль, залишиться тільки трохи стиснути. У моделі якраз трохи більше від одного витка (11 пар нуклеотидів). Зберіть модель молекули ДНК за схемою. 3.1. Запишіть послідовність нуклеотидів цієї молекули в форматі: 3' 5'

5' 3'

27

Ідея та реалізація – Козленко О. Г., 2008. http://www.kozlenkoa.narod.ru/ photoalbum.htm Підготовчі роботи: роздрукувати на кольоровому або чорно-білому принтері стрічку з послідовністю нуклеотидів т-РНК (якщо друкувати на чорно-білому принтері, то паліндромні ділянки, треба зафарбувати кольоровими олівцями; 2 сторінки формату А4 – файл trna.doc). М а т е р і а л и д л я р о б о т и н а у р о ц і : ножиці, липка стрічка і лейкопластир.

Первинна і вторинна структури транспортної РНК добре відомі. Наявні в первинній структурі паліндромні послідовності нуклеотидів і непаліндромні ділянки зумовлюють вторинну структуру тРНК: з’єднуючись за принципом комплементарності, вони утворюють дволанцюжкові ділянки і є «черешками» «трилисника». 4.1. Склейте за допомогою прозорої липкої стрічки вторинну структуру т-РНК. 4.2. Розгляньте модель т-РНК (PDB ID 4tna) в RasMol (або в Jmol на сайті PDB http://www. rcsb.org/pdb/101/motm.do?momID=15). Спробуйте зібрати третинну структуру т-РНК у вигляді літери «Г» (зручно застосувати для відображення молекули у візуалізаторі поєднання способів фарбування моделі Color - Group). 4.3.* Яку амінокислоту переносить т-РНК, модель якої розміщується в PDB за ID 4tna? Спільне завдання II. Яка модель повніше відповідає структурі нуклеїнових кислот – модель орігамі ДНК або модель т-РНК зі стрічки? В яких випадках зручніше користуватися першою, в яких – другою? 5. Мембранний білок

3.2. * Для Ночі науки в Белграді, Сербія, 21 вересня 2011 зібрали найдовшу модель молекули ДНК – завдовжки 247,44 м (http://www. nocistrazivaca.rs/beograd/001.html). Оцініть за знімком, зі скількох тисяч пар нуклеотидів (kb – kilobase) вона складається (приблизно). 4. т-РНК

Автор моделі – Томоко Фузе (Tomoko Fuse; «Тетраедри, що обертаються», кн. Тоши Такахама і Куніхіко Касахара «Орігамі для знавців». – Japan Publications, Inc., «ALSIO», 1987), адаптація – Козленко О. Г., 2005. Передплатний індекс 74643

«Біологія і хімія в сучасній школі». – 2012. – № 3


28

профільна школа

Підготовчі роботи: роздрукувати на кольоровому або чорно-білому принтері розгортку моделі білка та інструкцію зі складання (2 сторінки формату А4 - файли membran_prot_ua.doc і membran_prot.gif; доцільно роздрукувати 2–3 примірники розгортки). М а т е р і а л и д л я р о б о т и н а у р о ц і : ножиці, клей.

Зберіть модель мембранного білка за інструкцією. 5.1. Якою структурою білка (первинною, вторинною, третинною, четвертинною) є модель? 5.2. Розгляньте модель Na+-K+-АТФази (PDB ID 2zxe) в RasMol (або в Jmol на сайті PDB http:// www.rcsb.org/pdb/101/motm.do?momID=118). Знайдіть ділянку, розташовану безпосередньо в плазматичній мембрані (саме її з певною мірою умовності відображає паперова модель – див. відеофрагмент моделі Na+-K+-АТФазного насоса http://www.youtube.com/watch?v=aQf0k2xqT7Q або файл origami02.flv). 5.3.* Для дослідження структури білків широко застосовується метод рентгеноструктурного аналізу, який потребує попередньої кристалізації білка з водного розчину. Спробуйте на прикладі даного білка пояснити, чому структуру мембранних білків тривалий час не вдавалося вивчити за допомогою методу рентгеноструктурного аналізу. Підтвердіть свою відповідь на моделі. 6. Вторинна структура білка

Ідея та реалізація – Козленко О. Г., 2011. http://www.kozlenkoa.narod.ru/photoalbum. htm Підготовчі роботи: роздрукувати на кольоровому або чорно-білому принтері стрічку з послідовністю амінокислот (при друку з файлу model_prot. gif – 1 сторінка формату А4, з файлу програми ChemDraw model_prot.cdx – 3 сторінки формату А4; можна розрізати файл model_prot.gif у будь-якому графічному редакторі на 3 фрагменти – зі сторінки формату А4 дуже маленьку модель). М а т е р і а л и д л я р о б о т и н а у р о ц і : ножиці, липка стрічка.

Для цієї моделі треба вирізати послідовність амінокислот з відігнутими радикалами і за допомогою липкої стрічки «утворити» водневі зв’язки «Біологія і хімія в сучасній школі». – 2012. – № 3

між атомами пептидних зв’язків різних рівнів так, щоб на виток спіралі припадало 3,6 амінокислотного залишка, і отримати -с��іраль.

6.1. Скільки однакових амінокислот міститься в цьому фрагменті білка? 6.2.* Прочитайте уривок з підручника ботаніки «Спіральне листорозміщення».

Яким дробом можна висловити амінокислоторозташування в -спіралі білка? При спіральному листорозміщенні листки в насінних рослин розташовані не безладно, а в певному порядку, характерному для кожного виду рослин. Якщо подумки з’єднати лінією місця прикріплення листків, розташованих вгору безпосередньо один за іншим, поки не дійдемо до листка, який сидить над тим, з якого почали.., то ми отримаємо так звану основну, або генетичну, спіраль; сукупність листків у ній, без останнього, що сидить на …[одному витку спіралі], називається листовим циклом. Кут кола, на який відстоїть один листок від іншого, розташованого над ним чи під ним, називається кутом розбіжності. …

Спіральне листорозміщення можна виразити дробом, у чисельнику якого ставлять число обертів по стеблу основної спіралі одного листкового циклу, а в знаменнику – число листків у даному циклі…; разом з тим цей дріб вказуватиме і розбіжність між сусідніми листками, виражену в частках кола; відповідно можна визначити і кут розбіжності між сусідніми листками, виражений у градусах. У разі листорозміщення в 1/3 основна спіраль робить один оберт по стеблу, листовий цикл складається з трьох листків, і кут розбіжності дорівнюватиме 120°; у разі листорозташування в 2/5 основна спіраль робить два оберти, листовий цикл складається з 5 листків, а кут розбіжності становить 144°». (Ботаника: в 2 т. – Т. 1. – Анатомия и морфология: Для пед. ин-тов и ун-тов / Курсанов Л. И., Передплатний індекс 74643


профільна школа Комарницкий Н. А., Мейер К. И. и др. – 5-е изд., перераб. – М.: Просвещение, 1966. – 423 с. – C. 268.)

Спільне завдання III. На моделі мембранного білка (попереднє завдання) намалюйте контури (приблизно) створеної вами моделі вторинної структури білка. Скористайтеся моделлю Na+-K+-АТФази (PDB ID 2zxe) в RasMol (або в Jmol на сайті PDB); зручно застосувати для відображення молекули у візуалізаторі поєднання способів фарбування моделі Color – Structure. Спільне підсумкове завдання IV. Розташуйте всі зібрані моделі в порядку збільшення масштабу моделі. Деякі розв’язки і коментарі. 1.3. На моделі 5' -кінці показано додатковими фосфатними групами: 2.2. 3' 5'

Г Ц

Ц Г

Г Ц

Ц Г

Т А

Т А

А Т

А Т

Г Ц

Ц Г

Г Ц

Ц Г

3' 5'

у моделі: 24744 см : 5 см = 4949 5 тис. пар нуклеотидів. Конкретне число може бути іншим залежно від того, яку ширину буде обрано учнями за одиницю; важливою є правильність міркувань (а також заокруглення відповіді до тисяч пар нуклеотидів), а не збіг цифр. 4.3. Найпростіший спосіб відповісти на це питання – подивитися повну інформацію про молекулу, відкривши файл моделі молекули як текстовий (за допомогою програм Блокнот (Notepad) або WordPad чи Word). У третьому рядку вказано: TITLE CRYSTALLOGRAPHIC REFINEMENT OF YEAST PHENYLALANINE TRANSFER Тобто це т-РНК дріжджів, що переносить фенілаланін. Цей спосіб роботи з файлами обговорений у Пам’ятці для роботи з командним вікном програми RasMol: http://www.kozlenkoa.narod.ru/ nb2.htm 6.2. Формула листорозміщення показує, скільки листків припадає на 1 оберт спіралі. У нашому випадку перерахунок буде таким (пам’ятаємо, що відповідь треба представити у вигляді звичайного дробу): 3,6 залишка – 1 виток 1 залишок – х витків

= x 3.2. На фото (с. 26) видно, що одна пара нуклеотидів у моделі за шириною приблизно дорівнює трьом суглобам кисті дівчини, яка тримає модель на передньому плані. Вимірявши цю відстань (наприклад, її оцінено як 5 см), можна знайти загальну кількість тисяч пар нуклеотидів

29

1 10 5 = = 3, 6 36 18

Тобто два радикали амінокислот розміщуються точно один над іншим тільки через 5 витків, і на ці п’ять витків припадає 18 амінокислотних залишків.

Шановні читачі!

Не забудьте передплатити журнал

«Біологія і хімія в сучасній школі» на 2012 рік. Передплату можна здійснити на 1 місяць, 3 місяці і півроку. Оплату приймають усі поштові відділення до 10 числа місяця, що передує передплатному. Передплатний індекс 74643 Передплатний індекс 74643

«Біологія і хімія в сучасній школі». – 2012. – № 3


30

профільна школа

Серкіт-тренінг у навчанні хімії Людмила Величко, доктор педагогічних наук, професор, завідувач лабораторії хімічної і біологічної освіти Інституту педагогіки НАПН України

У

сучасній школі особливого значення надають досягненню учнями високих рівнів засвоєння знань із профільних предметів. Ми дотримуємося думки, що для розв’язування завдань творчого характеру передусім треба створити в учнів міцну репродуктивну основу знань з предмета, що уможливить самостійний поступ у пізнанні основ науки. Цьому сприяє виконання належної кількості тренувальних вправ різних видів. Про значення вправ на генетичні взаємо­зв’язки речовин у навчанні хімії годі й говорити. Саме завдяки усвідомленню цього значення вчителі використовують найменшу нагоду для тренування учнів у складанні ланцюгів рівнянь послідовних реакцій між сполуками різних класів чи груп. Щоб переконати учнів у наявності генетичних зв’язків між речовинами, довести матеріальну єдність речовин, їх розвиток від простих до складніших, достатньо кількох типових прикладів. Але насиченість такими вправами підручників, посібників, збірників завдань, частота їх використання в контрольних роботах, під час опитування учнів засвідчують значно більшу їхню дидактичну цінність. Ці вправи дають змогу повторити формули і назви, хімічні властивості, методи добування і застосування речовин, потренуватися у складанні хімічних рівнянь, зрештою, усвідомити багатоманітність речовин, масштаби їх використання. При цьому багаторазове повторення хімічних формул і рівнянь є невимушеним і сприяє поступовому нарощуванню інтелектуальних «м’язів» учнів від теми до теми. Як зазначають Г. Драйден і Д. Вос [3], регулярне повторення належить до ключових принципів, на яких ґрунтуються кращі світові освітні й тренінгові програми. Вправи з використанням генетичних ланцюгів речовин можна класифікувати як такі, що належать до серкіт-тренінгу. Цей термін (від англ. circuit training – тренування по колу) прийшов із професійного спорту й означає, за даними Вікіпедії, вид тренування, під час якого змінюються види вправ, що сприяє укріпленню всього організму. Тренування по колу, коли спортсмен послідовно переходить від «станції» до «станції», дає змогу розвивати різні групи м’язів, об’єднати розрізнені вправи в єдиний комплекс тренувальних навантажень. Не даремно ті самі Г. Драйден і Д. Вос закликають навчатися у спортсменів [там само, 181]. Серкіт-тренінг використовують і у фізичній підготовці військовослужбовців. Серкіт-тренінг у навчанні хімії передбачає послідовне використання у вправах і завданнях матеріалу різних тем. Такий підхід уперше випробувано в дидактичних матеріалах [1], зокрема в завданнях, © Величко Л. П., 2012 «Біологія і хімія в сучасній школі». – 2012. – № 3

що потребували доповнення загальних схем будови і хімічних властивостей органічних речовин на кожному наступному етапі їх вивчення, а також під час засвоєння правил номенклатури, з’ясування генетичних зв’язків між речовинами. До серкіт-тренінгових належать будь-які вправи, зміст яких ґрунтується на матеріалі кількох розділів, тем і стосується різних класів, груп сполук, реакцій. Передусім це завдання репродуктивного характеру на послідовне перетворення речовин за схемами, які передбачають знання хімічних властивостей і способів добування речовин і доповнюються у процесі вивчення нових класів сполук. Наприклад, після вивчення властивостей алканів пропонуємо вправу: Алкан → Галогеналкан, а після вивчення добування алканів – зворотну: Галогеналкан → → Алкан; після вивчення спиртів з’являється ще одна ланка: Алкан → Галогеналкан → Спирт і т. д. Особливість у тому, що ланцюг поступово нарощується за рахунок нових «станцій». Це дає змогу, наприклад, під час вивчення спиртів поновити й застосувати знання про вуглеводні, під час вивчення карбонільних сполук – знання про вуглеводні й спирти і т. д. Схема послідовних перетворень етану на етанову кислоту передбачає знання реакцій добування хлоретану з етану, спирту – з хлоретану, альдегіду – зі спирту, кислоти – з альдегіду, а отже, хімічних властивостей усіх цих речовин. Зазначимо, що серкіт-вправи не слід трактувати буквально, як такі, в яких коло обов’язково має замикатися. Головне в таких вправах – необхідність повторення здобутих знань. Наприклад, після вивчення алканів учні складають реакцію утворення хлоретану, після вивчення алкенів ставиться завдання навести два способи добування цієї сполуки, а після вивчення спиртів ідеться вже про три способи. Або інше завдання: пояснити, як зміниться просторова будова молекули етину в результаті поступового гідрування цієї сполуки – передбачає повторення будови молекул етину, етену й етану. Ланцюги взаємних перетворень речовин, як правило, відкриті. Саме їх широко представлено в підручниках, методичній літературі, їх використовують усі вчителі. Наводимо приклади вправ, менше поширених у методичній практиці, а саме на складання замкнутих ланцюгів перетворень органічних речовин. Мале коло Алкен  Алкан  Хлоралкан  Алкен Алкен  Хлоралкан  Спирт  Алкен Алкін  Алкен  Дибромалкан  Алкін Де можливо, доцільно включати в коло неорганічні сполуки: Вуглекислий газ  Моносахарид  Полісахарид  Вуглекислий газ Передплатний індекс 74643


профільна школа Розширене коло Алкан  Хлоралкан  Спирт  Алкен  Алкан Спирт  Альдегід  Карбонова кислота  Естер  Спирт Алкан  Хлоралкан  Спирт  Естер  Спирт  Алкен   Алкан Алкан  Хлоралкан  Спирт  Альдегід  Карбонова кислота  Естер  Спирт  Алкен  Алкан Алкан  Хлоралкан  Спирт  Альдегід  Карбонова кислота  Естер  Спирт  Алкен  Хлоралкан  Алкан

31

Схема взаємних перетворень речовин

Розгалужене коло Арен Нітросполука Амін Алкен  Дибромалкан  Алкін  Алкен Алкен  Дибромалкан  Алкін  Алкен Гліколь Хлорангідрид  Амінокислота  Пептид Спирт  Альдегід  Карбонова кислота  Естер  Спирт Ланцюг можна побудувати не зі сполук, а з реакцій: Гідрування (алкін – алкен)  Галогенування (алкен – дибромалкан)  Дегідрогалогенування (дибромалкан – алкін); Окиснення (спирт – альдегід)  Окиснення (альдегід – карбонова кислота)  Естерифікація (карбонова кислота – естер)  Гідроліз (естер – спирт) Гідроліз (галогеналкан – спирт)  Дегідратація (спирт – алкен)  Гідрогалогенування (алкен – галогеналкан) Фотосинтез  Поліконденсація  Повне окиснення   Фотосинтез Якщо ланцюг містить невідомі вихідні речовини чи продукти або умови реакцій, передбачає добування речовин із заданої сировини у кілька стадій тощо, то можна говорити про завдання вищих пізнавальних рівнів, аж до творчого. Наприклад, завдання міжпредметного характеру: скласти генетичний ланцюг, що включає добування і перетворення речовини включно з метаболізмом в організмі. На певному етапі навчання можна виконати вправу на складання загальної схеми перетворень речовин вивчених класів, а після вивчення наступних тем – на доповнення цієї схеми, але з повторенням реакцій, що їх вивчали раніше, і складанням хімічних рівнянь. Схему взаємних перетворень можна ускладнити, включивши до неї не лише деякі властивості речовин А, Б, В тощо, на яких ґрунтуються способи добування, відповідно, речовин Б, В, С тощо, а й будову, інші властивості та галузі застосування цих речовин (див. схему). У цій схемі одну або кілька речовин може задати вчитель, в іншому разі – ускладнити завдання, коли учневі треба наповнити схему самостійно. Серкіт-тренінг може включати елемент змагання або гри: навести більше сполук, з яких можна доПередплатний індекс 74643

К122ris11 бути задану сполуку; навести найкоротший (найдовший) шлях добування сполуки. З використанням серкіт-вправ можна організувати групову роботу, результатом якої є не лише виконання завдання, а й підвищення мотивації учнів до навчання і самонавчання, набуття досвіду міжособистісного спілкування, роботи в команді. У разі утруднень учнів учитель, як це прийнято у тренінгових програмах, може допомогти визначити загальний план перетворень речовин, запропонувати звернутися до певного розділу підручника тощо [4]. Серкіт-тренінг дає змогу учням, які набули навичок під час вивчення певного розділу чи теми, застосувати ці навички в наступних розділах чи навіть у інших навчальних предметах. Серкіт-вправи можна використовувати не лише з репродуктивною метою, а як засіб узагальнення, систематизації, інтегрування знань, вони сприяють усвідомленню багатоманітності, взаємоперетворень і взаємозв’язків речовин [2].

Література 1. В е л и ч к о Л. П. Роздавальний матеріал з органічної хімії. – 2-ге вид., доп. – К.: Рад. шк., 1988. – 80 с. 2. В е л и ч к о Л. П. Теорія і практика навчання органічної хімії в загальноосвітніх навчальних закладах: монограф. – К.: Ґенеза, 2006. – 330 с. 3. Д р а й д е н Г., Вос Д. Революция в обучении: пер. с англ. – М.: ООО «Парвинэ», 2003. – 672 с. 4. Ф о п е л ь К. Технология ведения тренинга: Теория и практика / пер. с нем. – М.: Генезис, 2003. – 400 с.

«Біологія і хімія в сучасній школі». – 2012. – № 3


32

профільна школа

Взаємозв’язок навчання І розвитку учнів Ніна Лукашова, доктор педагогічних наук, доцент, професор кафедри хімії Ніжинського державного університету ім. Миколи Гоголя

Н

а сучасному етапі розвитку української державності докорінно змінюються погляди на шкільну освіту, метою якої стає не просте озброєння школярів певною сумою знань, а формування творчої особистості, здатної до самостійного розв’язування складних, непередбачених проблем життя. З урахуванням цього стає актуальною підготовка студентів – майбутніх учителів хімії до цілеспрямованої роботи щодо розвитку інтелекту учня. У той самий час наші спостереження за студентами під час вивчення курсу методики навчання хімії, проходження ними педагогічної практики засвідчили, що майбутні вчителі хімії не осмислюють належним чином органічного взаємозв’язку навчання і розвитку учнів, ті широкі можливості й перспективи, що зумовлені диференційованим підходом до навчання. Як наслідок студенти обмежено застосовують форми, методи й сучасні технології навчання, що передбачають постановку проблем, дискусії, дослідницьку діяльність учнів на уроках хімії. Ми дійшли висновку, що посиленої уваги в процесі вивчення фахової методики вимагає розвивальне навчання і насамперед проблемність як його важливий структурний елемент, що створює оптимальні умови для розвитку творчих можливостей учнів, їхньої самостійності та пізнавальної активності в процесі навчання хімії. Ми врахували, що ефективним засобом оновлення змісту професійно-методичної підготовки майбутніх учителів може стати розкриття історичного аспекту зазначеної проблеми, що дає змогу студентам аргументовано осмислити сучасний розвиток методики навчання хімії, визначити прогресивні тенденції історичного досвіду і творчо використати в умовах реформування освітньої системи України накопичену педагогічну спадщину з проблеми взаємозв’язку навчання і розвитку учнів у процесі вивчення хімії. За визначенням І. Якиманської [17], навчання, яке забезпечує повно-цінне засвоєння знань, формує навчальну діяльність і тим самим безпосередньо впливає на розумовий розвиток, і є розвивальним навчанням. Теоретичні основи розвивального навчання, зокрема проблемного, ґрунтовно розроблено в дослідженнях © Лукашова Н. І., 2012 «Біологія і хімія в сучасній школі». – 2012. – № 3

багатьох психологів та дидактів: А. Алексюка, П. Блонського, Л. Виготського, В. Давидова, Л. Занкова, З. Калмикової, Т. Кудрявцева, І. Лернера, М. Махмутова, В. Оконя, Н. Тализіної, І. Якиманської та ін. Окремі аспекти зв’язку навчання і розвитку учнів, принципи проблемного навчання розглядалися в працях методистів-хіміків, зокрема Н. Буринської, Л. Величко, О. Зайцева, М. Зуєвої, М. Пак, Ю. Ходакова, Н. Чайченко, Г. Чернобельської, С. Шаповаленка, О. Ярошенко та ін. Так, у 30–40 рр. ХХ ст. під час визначення змісту навчальних курсів та створення стабільних підручників хімії методисти-хіміки скористалися дослідженнями психологів, які стосувалися процесів уваги, уяви, пам’яті під час сприймання певної інформації. Тому в методичних посібниках, у вступі до шкільних підручників автори, окреслюючи основні завдання, наголошували на необхідності розвитку учнів. Розробка психологами в 1950–1960-ті роки проблеми взаємозв’язку навчання та розвитку учнів під час засвоєння ними знань дала змогу розглядати складний педагогічний процес як єдність двох процесів – навчальної діяльності учителя та навчально-пізнавальної діяльності учнів. У ці роки було визначено умови, прийоми й методи формування і розвитку знань. Вони сформульовані як найважливіші дидактичні принципи навчання – принцип науковості й систематичності знань, принцип зв’язку теорії з практикою, принцип активності учнів у навчанні, принцип індивідуального підходу до учнів тощо. Значний вплив на посилення розвивальної функції навчання хімії зумовила перебудова її викладання у світлі завдань політехнічної освіти. До шкільного курсу було включено елементи виробничого змісту, практичні питання, задачі, лабораторні та практичні завдання, що вимагали від учнів застосування знань. Проблему розвитку учнів докладно розкрив С. Шаповаленко [16], розуміючи під розвитком учнів розвиток їхньої самостійності та самостійної творчості, а також удосконалення пізнавальних процесів і прийомів розумової діяльності (уваги, уяви, пам’яті, мислення). Розвиток учнів здійснюється переважно шляхом розвитку знань. Важливим є розвиток насамперед п’яти Передплатний індекс 74643


профільна школа груп понять: хімічні явища, хімічний елемент, будова речовини, хімічна мова, хімічні закони. Розвиток школярів розглядається з позицій їхньої власної пізнавальної діяльності: у процесі навчання вони повинні сприйняти, осмислити, запам’ятати і самостійно використовувати здобуті знання на практиці. Щодо розвитку мислення цікавими були наукові напрацювання Ю. Ходакова [12]. Автор запропонував програму навчання прийомів мислення, що передбачала розвиток у школярів умінь порівнювати предмети, визначати в них подібність і відмінність, мисленнєво розчленовувати (аналізуват��) предмети на складові й сполучати (синтезувати) їх, сприймаючи при цьому взаємодію частин і предметів як єдине ціле. Програма передбачала вироблення в учнів умінь виділяти головне, узагальнювати факти, доводити достовірність власних суджень, заперечувати помилкові умовисновки тощо. У 70-ті роки Л. Занковим [6] була сформульована теорія розвивального навчання, основими положеннями якої є: побудова навчання на високому, але посильному рівні трудності; вивчення матеріалу швидкими, але доступними для учнів темпами; різке підвищення питомої ваги теоретичних знань; осмислення учнями процесу учіння. Власну теорію розвивального навчання, в основу якої було покладено ідею формування науково-теоретичного мислення, розробив В. Давидов [4]. Ця теорія також була спрямована на використання резервів інтелектуального розвитку учнів. Напрацювання психологів значною мірою вплинули на розвиток теоретичного змісту шкільного курсу хімії, значно посиливши проблемність у навчанні. Починаючи з 80-х років минулого століття удосконалення змісту хімічної освіти відбувалося в напрямі підвищення наукового рівня викладання, в поступовому просуванні теоретичних питань на більш ранні терміни вивчення, поглибленому обґрунтуванні закономірностей хімічних реакцій у курсах неорганічної та органічної хімії, посиленні пояснювальної та прогностичної ролі теорії у процесі вивчення предмета тощо [3; 13; 14]. Саме за таких умов навчання успішно виконує свою розвивальну функцію. Сьогодні ці ідеї в українській школі конструктивно втілюються, особливо під час поглибленого вивчення хімії. Д. Богоявленський і Н. Менчинська [1] зазначають, що для розумового розвитку важливі не лише знання, а й розумові прийоми, інтелектуальні уміння. Дослідженнями, які здійснювалися під керівництвом П. Гальперіна і Н. Тализіної, виявлено роль поетапного формування прийомів розумових дій у процесі розумового розвитку учнів [11], доведено доцільність вивчення Передплатний індекс 74643

33

прийомів мислення як предмета спеціального засвоєння. На розробленій цими вченими теорії поетапного формування розумових дій сьогодні ґрунтуються численні дослідження в галузі вітчизняної методики навчання хімії. Як наголошує М. Зуєва [7, 47], праці психологів допомагають уявити багатогранність прийомів навчання та виховання учнів і правильно відібрати саме ті, що відповідають розвитку необхідних якостей розуму школярів (критичність, самостійність, продуктивність, гнучкість тощо). Ознакою високого розумового розвитку є застосування і перенесення учнями знань, а також прийомів розумової діяльності. У формуванні абстрактного мислення визначальне місце посідає навчання ефективних прийомів розумових дій, а саме таких, як аналіз, синтез, абстрагування, узагальнення, розв’язування задач з використанням прийому абстрагування та розвитку здібності мисленнєво уявляти план дій. Усе це забезпечує тісний взаємозв’язок навчання й розвитку. Самостійність й усвідомленість дій є важливими рисами розвиненої людини. Тому, здійснюючи розвивальне навчання, включають учнів у самоаналіз власних дій або в оцінювальну роботу дій своїх товаришів. На тісніший зв’язок навчання і розвитку, починаючи з 80-х років ХХ ст., орієнтують також і навчальні програми з хімії. Поряд з переліком знань і практичних умінь у їхньому змісті почали окреслювати і прийоми розумових дій (або прийоми мислення), які необхідно формувати в учнів засобами предмета хімії. В сучасних вітчизняних шкільних програмах з хімії це відбито в державних вимогах до рівня загальноосвітньої підготовки учня, що сформульовано до кожної навчальної теми й окреслено «внесок» цього предмета в розвиток учнів, які оволодівають системою наукових знань і вмінь, специфічних для хімії. М. Зуєва вважає, що рівні розвитку учнів, яких вони досягають у процесі навчання хімії, можуть бути такі: а) нижчий рівень – репродуктивний, або відтворювальний, перенесення знань і вмінь здійснюється лише за допомогою вчителя; б) середній – продуктивний несамостійний, учні здійснюють обмежене перенесення знань і умінь, а глибше – з допомогою вчителя; в) вищий – продуктивний самостійний, творчий; учні володіють уміннями перенесення знань і вмінь (способів дій) з найбільшою глибиною. Із рівнями розвитку учнів у процесі навчання хімії пов’язані й рівні засвоєння ними хімічних знань, серед яких Н. Буринська виокремлює: І – сприймання, усвідомлення, запам’ятовування, яке зовні виявляється в точному або близькому відтворенні навчального матеріалу; ІІ – застосування знань за зразком або в подібній ситуації; «Біологія і хімія в сучасній школі». – 2012. – № 3


34

профільна школа

ІІІ – творче використання знань, тобто в новій, незнайомій ситуації [2, 139]. У реальному процесі навчання знання й уміння зазнають певних змін – поглиблюються, розширюються, стають дієвішими, між ними встановлюються складні взаємозв’язки. Відбувається їх розвиток, що, в свою чергу, сприяє розвитку учнів. Провідним компонентом сучасної системи розвивального навчання, що включає зміст навчальних курсів, різні типи навчання і способи організації навчально-виховного процесу, М. Махмутов вважає проблемне навчання. Проблемність зумовлює розумовий пошук і розв’язування проблем шляхом формулювання гіпотез, моделювання, мисленнєвого експерименту і здогадки. Пошук відповіді на поставлену проблему є актом творчості [9]. О. Зайцев наголошує, що проблемне навчання повною мірою відповідає діяльнісному підходу [5]. Воно грунтується на діяльності тих, хто навчається, і розраховано на формування розумових дій і понять через власну пізнавальну діяльність. Як зазначає Н. Буринська, в основі організації проблемного навчання лежить принцип пошукової навчально-пізнавальної діяльності учня, тобто принцип «відкриття» ним наукових фактів, явищ, законів, методів дослідження і способів застосування знань на практиці [2]. Тому метою проблемного навчання є засвоєння не лише основ хімії, а й самого процесу здобування знань. Р. Іванова обгрунтувала, що в навчанні хімії проблемність реалізується за умов застосування пояснювально-ілюстративного, частковопошукового та дослідницького методів [8, 84]. Головним у здійсненні проблемного навчання є аналіз змісту хімії з метою виявлення у ньому проблем, що їх треба вибудувати в порядку підпорядкованості одна одній. У цьому разі використання проблемного навчання, як зазначає Г. Чернобельска, набуває системності, що важливо для розвитку системного мислення учнів [15]. М. Пак проблемне навчання вважає цілеспрямованим освітнім процесом, що відбувається на ґрунті співтворчості викладача та учнів, характеризується ініціюванням і реалізацією самостійної пошукової діяльності останніх [10]. У структурі проблемної ситуації психологи виокремлюють три основні компоненти: 1) невідоме, що містить видиму або усвідомлену суперечність, яка є рушійною силою пізнавального процесу; 2) пізнавальну потребу, яка породжує мотив діяльності для розв’язування суперечності; 3) інтелектуально-пізнавальні потреби учнів (творчі здібності, життєвий досвід тощо). Запитання або завдання вважаються проблемними, якщо вони містять певні суперечливі дані, які потребують роздумів і пошуків, «Біологія і хімія в сучасній школі». – 2012. – № 3

узагальнень або аналогій, викликають пізнавальний інтерес, спираються на попередній досвід і знання учнів [2]. Для успішного здійснення проблемного навчання необхідно додержуватися двох умов: 1) щоб учні добре знали попередній навчальний матеріал і ті передумови, з яких виникають суперечність і нова пізнавальна проблема; 2) щоб вони усвідомлювали проблему й активно мислили в процесі її розв’язування [2, 130–131]. У ході розв’язування навчальної проблеми психологи і педагоги виокремлюють декілька взаємопов’язаних етапів (ланок): створення (виникнення) проблемної ситуації; постановку (визначення) навчальної проблеми; висунення припущення, обґрунтування гіпотези і знаходження шляхів розв’язування проблеми; доведення гіпотези, розв’язування і перевірку правильності розв’язування проблеми. Простежуючи генезис наукових основ розвивального навчання, ми дійшли висновку, що проблемне навчання у вітчизняній методиці хімії особливо інтенсивно розроблялось у 80-х роках минулого століття. Починаючи з 90-х років практика проблемного навчання поступово почала втрачати свої позиції. Теоретичні основи проблемного навчання, що їх було ґрунтовно розроблено в психолого-педагогічній літературі, ще не повною мірою реалізовано у змісті шкільних підручників хімії, організації навчально-виховного процесу, особливо під час поглибленого вивчення хімії в профільних класах, що не забезпечує повноцінної інтелектуальної діяльності учнів, необхідної для самостійного творчого засвоєння знань. З урахуванням цього стає актуальним оволодіння студентами такими варіантами побудови навчального процесу, коли чільне місце посідає проблемне навчання, до використання якого майбутніх учителів хімії слід готувати більш цілеспрямовано. Коротко проаналізуємо, яким чином ми це здійснюємо у процесі їх професійно-методичної підготовки у ВНЗ. Наші дослідження засвідчили, що значну роль відіграє професійно-педагогічна спрямованість викладання спеціальних хімічних дисциплін, забезпечення глибокої інтеграції психологопедагогічних, методичних та хімічних знань студентів під час засвоєння ними фахової методики. У процесі самостійної роботи майбутні вчителі хімії опановують накопичений історичний досвід розробки теоретичних основ розвивального навчання, усвідомлюють проникнення його в теорію і практику навчання хімії. Це значно підвищує активність і самостійність студентів в оволодінні принципами проблемного навчання хімії. Нами доведено, що аналіз шкільних програм, змісту варіативних і різнорівневих підручників Передплатний індекс 74643


профільна школа з хімії під час вивчення фахової методики закладає основи для визначення студентами навчальних проблем і формулювання проблемних запитань. Так, здійснюючи методичний аналіз теми «Періодичний закон і Періодична система хімічних елементів Д. І. Менделєєва. Будова атома», студенти виокремлюють навчальний матеріал, який доцільно розкривати засобами проблемного навчання, а саме: • відносність поділу елементів на металічні й неметалічні, якщо врахувати існування амфотерних оксидів і гідроксидів деяких елементів; • пояснення причин явища періодичної повторюваності властивостей елементів, поступового переходу їх від металічних до неметалічних та інертних елементів у періоді залежно від зростання заряду ядра їх атомів; • аналіз причин порушення послідовності зростання відносних атомних мас у випадках Аргон – Калій, Кобальт – Нікол, Телур – Йод; • пошуки відповіді на запитання: Чому відносні атомні маси елементів, зафіксовані у Періодичній системі, не є цілими числами чи близькими до них?; • пояснення існування головної та побічної підгруп усередині групи, існування малих і великих періодів, різного числа елементів у періодах тощо; • розкриття періодичного характеру зміни таких властивостей хімічних елементів, як радіус атома, потенціал йонізації, спорідненість до електрона, електронегативність тощо; • розкриття можливостей і перспектив розвитку вчення про періодичність. Студенти доходять висновку, що навчальні проблеми, які виникають, розглядаються під час вивчення теми в цілому, а тому проблемне навчання створює оптимальні умови для формування цілісних, системних та конструктивних знань про Періодичний закон на основі сучасних уявлень про будову атома, а у подальшому забезпечує його функцію як наукової і методичної основи вивчення шкільного курсу хімії. У процесі навчання методики студенти оволодівають способами виявлення навчальних проблем у хімії. Вони виявляються, насамперед, під час установлення зв’язків між теоріями і фактами, теоріями і поняттями, окремими поняттями тощо [15]. Так, наприклад, проблема, чому одні речовини є електролітами, а інші – ні, виникає під час установлення зв’язку між теорією будови речовини і виявленим фактом різної поведінки речовин у розчині. Проблеми пояснення властивостей речовин на основі їх будови, висновок про будову речовини на основі її властивостей виникають під час установлення зв’язків між Передплатний індекс 74643

35

теорією будови речовини та системою понять про речовину. Під час методичного аналізу теми «Вуглеводні», що її вивчають на поглибленому рівні, студенти насамперед розкривають структурні елементи її змісту, встановлюють між ними зв’язки. На цій основі вони самостійно визначають проблеми і формулюють проблемні запитання, які щодо електронної будови та хімічних властивостей алканів можуть бути такими. • Яким чином розв’язана суперечність між електронною будовою атома Карбону і тим, що в своїх сполуках він чотиривалентний? • Як на основі уявлень про sp3-гібридизацію пояснити тетраедричну будову молекули метану? • Чому алкани хімічно малоактивні, а найбільш характерними для них є реакції заміщення? • Чому другий атом Гідрогену в молекулі метану заміщується на атом Хлору легше, ніж перший атом Гідрогену? Відповідь мотивуйте. • Чому заміщення Гідрогену на атом галогену в алканах відбувається регіоселективно (вибірково): спочатку при третинному атомі Карбону, потім – при вторинному і в останню чергу – при первинному? Майбутні вчителі доходять висновку, що умовами здійснення проблемного навчання є наявність проблемної ситуації, готовність суб’єкта до пошуку розв’язку, можливість неоднозначного шляху розв’язування. Лабораторний практикум з методики навчання хімії передбачає підготовку і проведення студентами уроків, які вони конструюють з використанням принципів проблемного навчання. Наведемо фрагмент розробленого студентами проблемного уроку на тему «Електронна будова молекули бензену». Основне завдання уроку полягало у формуванні знань про електронну будову молекули бензену, поняття про ароматичний зв’язок і зумовленість ним хімічних властивостей аренів. Своєрідно поєднуючи в собі ознаки насичених і ненасичених сполук, з якими учні вже ознайомилися, ароматичні вуглеводні потребують постійного зіставлення з іншими групами вуглеводнів, що й створює основу проблемного підходу до їх вивчення. Знання учнів про будову і властивості алканів і алкенів дають змогу визначитися щодо актуалізації опорних знань, що є першим етапом проблемного підходу – етапом підготовки до сприймання учнями навчальної проблеми. Другий етап проблемного підходу – створення проблемної ситуації. Учень не може виконати завдання вчителя за допомогою знань, якими володіє й які повинен доповнити новими. «Біологія і хімія в сучасній школі». – 2012. – № 3


36

профільна школа

Зокрема, учням пропонується розв’язати таку задачу. • Знайдіть молекулярну формулу речовини, масові частки Карбону і Гідрогену у якій відповідно становлять 92,3 % та 7,7 %. Відносна густина пари речовини за воднем дорівнює 39. Розв’язування задачі приводить учнів до визначення молекулярної формули бензену – С6Н6. Порівнюючи її з формулою гексану С6Н14, учні доходять висновку про високу ненасиченість молекули бензену, що дає їм підстави для висунення гіпотези про те, що для цієї сполуки характерні властивості ненасичених вуглеводнів. Для створення проблемної ситуації демонструється дослід з бромною водою, який заперечує висловлену гіпотезу. Виявлена суперечність дає змогу сформулювати проблемну задачу про встановлення хімічної будови бензену – це третій етап здійснення проблемного підходу під час вивчення будови молекули бензену. На четвертому етапі відбувається процес розв’язування проблеми. Учням пропонують здійснити короткий екскурс в історію розвитку явлень про будову бензену, що складається з цілої низки проблемних запитань, на які вони поступово шукають відповіді. Наведемо, для прикладу, деякі з них. • У результаті гідрогенування бензену кожна його молекула приєднує три молекули водню з утворенням молекули циклогексану. Яку будову бензену можна запропонувати виходячи з цього, якщо експериментальні дані засвідчують рівноцінність шести атомів Карбону в молекулі, а під час синтезу бензену з етину три його молекули сполучаються в кільце? • Чому запропонована у 1865 р. німецьким хіміком А. Кекуле ціклічна структура молекули бензену, в якій уперше в історії хімії з’явився подвійний зв’язок, не усувала суперечностей між складом і властивостями бензену? На п’ятому етапі проблемного підходу відбувається доведення обраного рішення, підтвердження його. Зокрема, вчитель робить висновок про те, що формула Кекуле лише умовно передає будову молекули бензену, хоча і сьогодні широко застосовується й особливо зручна для опису механізмів органічних реакцій. На основі сучасних електронних уявлень бензенове кільце є стійкою, міцною системою, що складається з атомів Карбону, сполучених між собою σ-зв’язками та єдиною π-електронною системою. Хімічний зв’язок у бензені та його гомологах часто називають ароматичним. Саме він і зумовлює хімічну поведінку бензену, який на відміну від ненасичених сполук більш схильний до реакцій заміщення, а не до реакцій приєднання, оскільки при цьому зберігається його ароматична система. «Біологія і хімія в сучасній школі». – 2012. – № 3

Виконання студентами індивідуальних завдань з підготовки і проведення проблемних уроків є важливим напрямом формування про­ фе­­сійно-педагогічної компетентності майбутніх учителів хімії. Ця проблематика досліджується студентами також під час проходження педагогічних практик, виконання курсових, дипломних і магістерських робіт. Як засвідчили наші дослідження, все це позитивно позначається на якості їх професійно-методичних знань й умінь, розвитку педагогічного мислення, максимально наближає майбутніх учителів хімії до реальних умов роботи в загальноосвітніх навчальних закладах відповідно до вимог сьогодення.

Література 1. Богоявленский Д. Н. Психология усвоения знаний в школе / Д. Н. Богоявленский, Н. А. Менчинская. – М.: Изд. АПН РСФСР, 1959. – 347 с. 2. Б у р и н с ь к а Н. М. Методика викладання хімії: теоретичні основи / Н. М. Бур��нська. – К.: Вища шк.: Гол. вид-во, 1987. – 255 с. 3. В е л и ч к о Л. П. Теорія будови органічних сполук у шкільному курсі хімії / Л. П. Величко. – К.: Рад. шк., 1986. – 88 с. 4. Д а в ы д о в В. В. Теория развивающего обучения / В. В. Давыдов; Рос. акад. образования, Психол. ин-т, Междунар. ассоц. «Развивающее обучение». – М.: ИНТОР, 1996. – 544 с. 5. З а й ц е в О. С. Методика обучения химии: Теоретический и прикладной аспекты: [учеб. для студ. высш. учеб. заведений] / О. С. Зайцев. – М.: Гуманит. ИЦ ВЛАДОС, 1999. – 384 с. 6. З а н к о в Л. В. Обучение и развитие / Л. В. Занков [и др.]; под общей ред. Л. В. Занкова. – М.: Педагогика, 1975. – 440 с. 7. З у е в а М. В. Развитие учащихся при обучении химии: [пособие для учит.] / М. В. Зуева. – М.: Просвещение, 1978. – 190 с. 8. И в а н о в а Р. Г. Методы обучения химии / Р. Г. Иванова // Общая методика обучения химии: Содерж. и методы обучения химии: [пособие для учит.] / Л. А. Цветков [и др.]; под ред. Л. А. Цветкова. – М.: Просвещение, 1981. – С. 43–89. 9. М а х м у т о в М. И. Проблемное обучение / М. И. Махмутов. – М.: Педагогика, 1975. – 368 с. 10. П а к М. Основы дидактики химии: [учеб. пособие] / Мария Пак. – СПб.: Изд-во РГПУ им. А. И. Герцена, 2004. – 307 с. 11. Т а л ы з и н а Н. Ф. Управление процессом усвоения знаний: психологические основы / Н. Ф. Талызина. – М.: Изд-во МГУ, 1984. – 344 с. 12. Х о д а к о в Ю. В. Развитие логического мышления на уроках химии / Ю. В. Ходаков. – М.: Изд-во АПН РСФСР, 1958. – 48 с. 13. Ц в е т к о в Л. А. Проблемы совершенствования содержания обучения химии в средней шкоПередплатний індекс 74643


Профільна школа ле // ЖВХО им. Д. И. Менделеева / Л. А. Цветков, Р. Г. Иванова. – 1983. – Т. ХХVІІІ. – № 5. – С. 12–17. 14. Ч а й ч е н к о Н. Н. Формування у школярів теоретичних знань з хімії: психолого-педагогічний аспект/ Н. Н. Чайченко. – Суми: ВВП «Мрія-1» ЛТД, 1997. – 118 с. 15. Ч е р н о б е л ь с к а я Г. М. Методика обучения химии в средней школе: [учеб. для студ. высш.

37

учеб. заведений] / Г. М. Чернобельская. – М.: Гуманит. ИЦ ВЛАДОС, 2000. – 336 с. 16. Ш а п о в а л е н к о С. Г. Методика обучения химии в восьмилетней и средней школе: общие основы / С. Г. Шаповаленко. – М.: Учпедгиз, 1963. – 668 с. 17. Я к и м а н с к а я И. С. Развивающее обучение. / И. С. Якиманская. – М., 1979. – 144 с.

міжнародні зв'Язки

МОДУЛЬНЕ НАВЧАННЯ. Добування і властивості циклоалканів Батир Мансуров, доктор хімічних наук, професор Казахського національного педагогічного університету ім. Абая, м. Алмати, Казахстан

У

попередній статті* ми розглянули можливості використання модульного вивчення ізомерії та номенклатури циклоалкан. Пропонуємо розробку технології модульного навчання у процесі вивчення тем «Добування циклоалканів» і «Хімічні властивості циклоалканів». Модуль 1. Добування циклоалканів. Навчальний елемент (НЕ)-0. Вхідний контроль знань з тем «Насичені вуглеводні» і «Циклоалкани». Мета: з’ясувати початковий рівень знань учнів про склад, будову, номенклатуру алканів і циклоалканів, хімічні властивості алканів. Учні виконують завдання, звіряють свої відповіді з правильними (їх надає вчитель), оцінюють свою роботу. НЕ-1. Засвоєння нових знань. Мета: ознайомитися з методами добування циклоалканів. Учитель звертає увагу, що найчастіше циклоалкани добувають з галогенопохідних насичених вуглеводнів, які утворюються заміщенням одного або декількох атомів Гідрогену в молекулі вуглеводню атомами галогену. Ці сполуки хімічно активніші, ніж алкани, і тому широко використовуються в органічному синтезі. Добувають циклоалкани також з насичених вуглеводнів за реакцією дегідрування. Далі учні читають текст підручника [1, с. 24 – 25], рубрику «Добування», записують у зошит рівняння реакцій. НЕ-2. Вихідний контроль знань учнів. Мета: повторити й узагальнити знання з теми.

Завдання 1. Напишіть рівняння реакції добування циклопарафінів з: а) 1,2-дихлоробутану дією металічного цинку; б) 1,2-дибромопропану дією металічного натрію; в) бутану реакцією дегідрування; г) гексану реакцією дегідрування; д) 2,3-диметилбутану реакцією дегідрування. Виконавши завдання, учні отримують від учителя правильні відповіді, звіряють їх і ставлять оцінки. Відповіді.

*Див.: «Біологія і хімія в сучасній школі». - 2012. - №2. - С. 37-39. © Мансуров Б. А., 2012 Передплатний індекс 74643

«Біологія і хімія в сучасній школі». – 2012. – № 3


38

Міжнародні зв'язки

Модуль 2. Хімічні властивості циклопарафінів. Структура вивчення модуля така сама, як у попередній темі. Учитель звертає увагу, що в циклоалканах, як і в алканах, усі зв’язки насичені, тому для них властиві реакції заміщення. Але на відміну від насичених вуглеводнів сполуки з малими циклами нестійкі й здатні до реакцій приєднання. Учням пропонують прочитати текст підручника [1, с. 25 – 26], рубрику «Хімічні вла-стивості». На наступному етапі учні самостійно виконують завдання, звіряють свої відповіді з правильними, оцінюють результат. Завдання 2. Складіть рівняння реакцій: а) циклопентану з хлором; б) циклогексану з бромом; в) гідрування циклобутану. Відповіді:

Завдання 3. Складіть рівняння реакції горіння : а) циклопропану; б) циклобутану; в) циклопентану; г) циклогексану. Відповіді:

ЛІТЕРАТУРА 1. М а н с у р о в Б. А. Органическая химия, 10 –11 кл. – Алматы: Атамура, 2004. 2. Ю ц е в и ч е н е П. А. Принципы модульного обучения // Сов. педагогика. – 1990. – № 1.

З історії науки

Методичні рекомендації до вивчення наукового доробку М. В. Ломоносова Лариса Федотова, вчитель-методист хімії та екології, член-кореспондент УЕАН, «спеціалізованої школи № 67 еколого-економічного профілю» м. Дніпропетровська

У

статті «Пам’яті М. В. Ломоносова», присвяченій 200-річчю вченого (1911 р.), В. І. Вернадський зазначив, що з плином часу фігура російського натураліста постає перед нами, його потомками, все більше яскравою, сильною, своєрідною. У першій половині XVIII ст. М. В. Ломоносов був провісником у галузі науки про природу.

Фізика, хімія, мінералогія, геологія, геофізика, фізична хімія були полем його самостійної думки, наполегливої наукової роботи. М. В. Ломоносов усе своє життя наполегливо працював; окремі його спостереження мінералів, досліди з електрики та замерзання, спостереження полярного сяйва чи морського льоду тощо, безперечно, свого часу мали значення

© Федотова Л. А., 2012 «Біологія і хімія в сучасній школі». – 2012. – № 3

Передплатний індекс 74643


З історії науки і не минули безслідно. Однак не вони примушують нас сьогодні згадувати Ломоносова. Геній Ломоносова найбільш чітко виявився в інших галузях – галузях наукових ідей та наукової методики. У праці «Про шари земні» він перший дав виклад сучасної геології, тоді ще не існуючої. Учений виходив з уявлення про єдність процесів у часі, про необхідність пояснювати минуле Землі, виходячи з її теперішнього. Ще гостріше визначилася сила його генія у двох галузях знань, що склалися на наших очах – геофізики та фізичної хімії. Як геофізик Ломоносов не оцінений і дотепер. Нарівні з такою методологічною роботою Ломоносов зробив низку наукових узагальнень, що їх було відкрито іншими дослідниками і визнано набагато пізніше за нього. «Згадуючи Ломоносова, – писав В. І. Вернадський, – не можна не назвати ще одну характерну рису його наукової діяльності, яка зближує його з нашим часом. Він весь час стояв за зв'язок науки з життям, він шукав у науці сил для поліпшення становища людства». Більшість хіміків XVIII ст. (сучасників Ломоносова) були емпіриками, тобто займалися переважно описом тіл і збирали відомості про них. Ломоносов же вперше визначив хімію як науку, що вивчає зміни, які відбуваються з тілами. Тема «Молекули й атоми» Атомно-молекулярна теорія (у XVIII ст. називалася «корпускулярним» ученням; від лат. сorpusculum – тільце, частинка) стала одним з основних об’єктів наукового дослідження Ломоносова уже в студентські роки. Він формулював свої узагальнення на основі експериментів, водночас глибоко вивчав теорію. Так, він, з одного боку, проштудіював трактати з атомістики більшості філософів XV–XVIII ст., а з іншого, атомно-молекулярна теорія дала змогу пояснити різноманітні фізичні та хімічні явища, зокрема перехід із твердого стану в рідкий, «зчеплення» рідин, розчинення. Спочатку Ломоносов називав молекулу корпускулою, а атом – елементом: «Елемент є частина тіла, що не складається з якихось інших менших або відмінних від нього тіл… Корпускула є зібранням елементів, які утворюють одну малу масу». Пізніше (1748) замість слова «елемент» він уживав термін «атом», а замість «корпускула» –«партикула» (тобто «частина») та «молекула». Атом, а не молекулу Ломоносов вважав межею подільності речовини. Цей погляд приймався багатьма природодослідниками мало не до кінця XIX ст. Ломоносов уважав молекули кулеподібними, такими, що мають певну вагу Передплатний індекс 74643

39

(масу) і протяжність, такими, що перебувають у безперервному русі. Атомно-молекулярна теорія Ломоносова ґрунтувалася на його матеріалістичних поглядах: «Матерія є те, з чого складається тіло і від чого залежить його сутність». Тема «Прості та складні речовини» Ломоносов розрізняв «однорідні корпускули», що складаються з однакового числа тих самих елементів, з’єднаних однаковим способом, і «різнорідні», що складаються з різних елементів. Прості тіла, що складаються з однакових корпускул, він називав «началами», а складні, які складаються з різних корпускул, – змішаними. Ломоносов близько підійшов до поняття хімічної сполуки (в його означенні «складеного» тіла), коли писав: «Складене тіло є таке, що складається зі змішаних тіл, які злилися одне з одним». Тема «Закон збереження маси речовини» М. В. Ломоносов експериментально довів і сформулював цей закон у 1748 р., звершивши науковий подвиг. Цей закон Ломоносов уважав «загальним» і природним, передбачив існування закону збереження: енергії, імпульсу, моменту імпульсу, заряда електричних частинок; поширював його і на рух. У трактаті «Про дію хімічних розчинників взагалі» Ломоносов писав: «Коли якесь тіло прискорює рух іншого, то передає йому частину свого руху; але передати частину руху воно не може інакше, ніж втрачаючи точно таку саму частину». За часів Ломоносова теплоту вважали якоюсь невагомою рідиною, що «переливалася» від більш нагрітого предмета до менш нагрітого (на думку інших, навіть навпаки). У своїх дослідженнях і особливо в трактаті «Міркування про природу теплоти і холоду» (1744 р.) Ломоносов пише: «Теплота полягає у внутрішньому русі матерії». Рух, за твердженням Ломоносова, є вічним. Отже, Ломоносов – засновник механічної теорії теплоти. За Ломоносовим, тіло, яке своєю силою надає руху іншому тілу, стільки її втрачає, скільки передає іншому, яке від нього набуває руху. Теми «Кислоти», «Солі», «Розчини» Уперше вказівку на виділення водню («горючої пари») в результаті взаємодії металу з кислотою зробив Ломоносов у трактаті «Про металічний блиск» (1745): «Під час розчинення якогось неблагородного металу, особливо заліза в кислотних спиртах (тобто кислотах) з отвору склянки виривається пара…». Тільки в 1766 р. водень у чистому вигляді був відкритий англійцем Г. Кавендишем. «Біологія і хімія в сучасній школі». – 2012. – № 3


40

З історії науки

Процес розчинення солей Ломоносов пояснював рухом частинок рідини. Він писав: «Коли тверді тіла робляться рідкими, то частинки їх набувають швидшого обертального руху … Внаслідок цього частинки солі відокремлюються від загальної маси і, зчіплюючись із водними частинками, разом з ними починають рухатися поступально і розносяться по розчиннику». Ломоносов уперше спостерігав і описав явище, яке нині називається пасивацією заліза нітратною кислотою. Він проводив досліди з розчинення в нітратній кислоті таких металів, як залізо, мідь, цинк, срібло, свинець, ртуть. Ломоносов одним із перших намагався виявити залежність між розчиненням металів у нітратній кислоті та їх активністю. Тема «Метали. Металургія» Ломоносов виконав безліч аналізів копалинних рудних жил, відповідно з якими металічна руда утворюється таким чином: під час землетрусів у земній корі виникають тріщини, куди потрапляють водні розчини, що містять метали. Причому вода, за Ломоносовим, «запозичує» метал з навколишніх порід. Багато праць Ломоносова присвячено питанням мінералогії, геології та гірничої справи. Найбільш видатні з них – «Слово про народження металів від трясіння Землі» і трактат «Про шари земні». У них учений виказує ідеї еволюції природи. «Перші основи металургії або рудних справ», доповненням до яких була праця «Про шари земні», стали одним з перших російських посібників з гірничої справи. Ломоносов установив залежність густини металів від домішок і дав практичні вказівки з плавлення золотоносних, срібних і свинцевих руд. За часів Ломоносова металургійне виробництво не було розвинуте, створене ним учення про рудні родовища, а також дослідження процесу окиснення та відновлення заліза (англієць Д. Прістлі відкрив кисень тільки через 10 років після праць Ломоносова) сприяло становленню в Росії цієї галузі виробництва. Ломоносов уважав хімію своєю «головною професією», при цьому розвиток хімії, на думку вченого, мав допомогти розв’язуванню практичних завдань. «Істинний хімік повинен бути теоретиком і практиком», – писав він. У жовтні 1748 р. за кресленнями та ескізами Ломоносова була побудована та обладнана лабораторія. У ній учений проводив експериментальні дослідження з хімії та технології силікатів, обґрунтування теорії розчинів, ґартування металів, а також робив проби руд. «Біологія і хімія в сучасній школі». – 2012. – № 3

У хімічній лабораторії М. В. Ломоносов у 1752–1753 рр. уперше в світі прочитав курс фізичної хімії студентам університету. Тема «Підгрупа Карбону» Розв’язуючи низку хіміко-технічних питань, Ломоносов розпочав пошуки рецептур виготовлення кольорового скла. Він вважається основоположником наукового підходу до виробництва скляних виробів у Росії. Учений провів не менш ніж 2 тис. плавок, знайшов оптимальні сполучення шихти для багатьох видів кольорового скла. У 1753–1754 рр. неподалік від м. Оранієнбаума (нині – м. Ломоносов) він одержав для будівництва скляної фабрики земельний наділ. Під час будівництва цієї фабрики учений виявив інженерні та конструкторські здібності, починаючи з вибору місця будівництва, розрахунків будівельних матеріалів та орієнтації на першокласні ямбурзькі піски й достатню кількість лісу для склоплавильних печей та перепалювання на попіл, проектування цехів заводу, докладної розробки технологічного процесу, конструювання лабораторних і виробничих печей, оригінальних верстатів та інструментів і закінчуючи оформленням графічних матеріалів, що виконувалося також власноруч або під безпосереднім його керівництвом. Важливе місце було відведено лабораторії, де проводилися експерименти. Спочатку на фабриці виготовляли тільки бісер, пронизку, склярус і мозаїчні матеріали – смальту. Через рік з’явилися різноманітні «галантерейні вироби»: грановані камені, підвіски, брошки та запонки. З 1757 р. фабрика починає випускати столові сервізи, туалетне та письмове приладдя – все з кольорового скла, переважно бірюзового. Поступово (через декілька років) було налагоджено виробництво великих речей: дутих фігур, квітників, прикрас для садів, литих столових дошок. Передплатний індекс 74643


З історії науки Завдяки налагодженому Ломоносовым виробництву кольорового скла стало можливим відродити забуте з часів Київської Русі мистецтво мозаїки. Ломоносов став автором однієї з перших на той час мозаїчних картин – «Полтавська битва». Всього Ломоносов створив близько 40 мозаїчних картин (збереглося 23; більшість – у Ермітажі, Російському та Історичному музеях РФ). Тема «Природні джерела вуглеводнів та їх переробка» М. В. Ломоносов уперше обґрунтував походження всіх видів палива (торфу, нафти, кам’яного вугілля, горючих сланців) з одного

41

джерела – живих організмів, які населяли Землю десятки і сотні тисяч років тому. Так, Ломоносов уважав, що кам’яне вугілля походить переважно «…від лісів, які в час великої зміни земного глобуса землею здавлені й засипані були, а потім від підземного жару перетліли і через довготу часу земними соками просякнувши, скам’яніли…». Ломоносов звернув увагу і на переробку кам’яного вугілля. Він писав, що «…через перегонку дають гірські вуглини чорне, гірке масло та дещицю кислої матерії». (Далі буде)

Дивосвіт природи

Захоплива ГОРИХВІСТКА ЧОРНА Геннадій Фесенко, науковий співробітник Інституту зоології ім. І. І. Шмальгаузена АН України

Н

авряд чи помилимося, стверджуючи, що більшості наших сучасників навколишній світ видається малозмінним, хіба що в теленовинах лунають повідомлення про шаленство природних стихій десь у далеких екзотичних куточках планети або в наших помірних широтах відчувається, що літо стає дещо спекотнішим. У цілому ж усе наче на одних і тих самих місцях: після зими розпочинається весна, після літа приходить осінь, птахи то повертаються з вирію, то відлітають на зимівлю. Усе таке знайоме і передбачуване у природі. Утім озирнувшись хоча б на кілька поколінь назад, у часи наших недавніх прабатьків, років так на сто, ми не побачили б у нашому природному оточенні чималої кількості видів тварин і рослин, яких сьогодні можна вважати звичними. За останні сто років у нашій країні поряд з людиною з’явилося чимало зовсім нових видів-вселенців. На більшій частині України-Русі горихвістка чорна є саме таким новим видом – птахомвселенцем. Її найближча родичка горихвістка звичайна здавна заселяла лісисті території у Поліссі, Лісостепу та подекуди у Степу. Чорна ж горихвістка стала захоплювати нові регіони порівняно недавно, до того вона селилася у своїх гірських цитаделях у Карпатах і по скельних масивах та кам’янистих схилах берегів Дністра. У горах чорна горихвістка й досі трапляється у лісовій зоні до субальпійських лук, тримається по кам’янистих або щебенистих місцях, де є скупчення валунів, зарості ялівця.

© Фесенко Г. В., 2012 Передплатний індекс 74643

У сусідній Польщі достатньо детально простежено етапи появи цього нового птаха на рівнинних територіях. У першій третині ХІХ ст. вона була ще суто гірським птахом, гніздилася в Польських Татрах, що на півдні країни. Проте захоплення чорною горихвісткою рівнинної частини наших сусідів почалося не з півдня, а із західних областей, від межі з Німеччиною. За наступні сто років чорна горихвістка заполонила всю сучасну територ��ю Польщі, просунувшись широким фронтом на схід. Причиною такого разючого розширення території існування називають те, що чорна горихвістка почала гніздитися у великих містах на будівлях, які, наче звичні для неї скелі, рясніли різними архітектурними деталями, що утворювали ніші, щілини, комірки. Власне, чорна горихвістка все більше і більше ставала птахом-синантропом. У цьому випадку термін «синантроп» утворений від двох грецьких слів: син – означає разом та антроп – людина, тобто птах, який існує разом, поряд з людиною, у створених штучних умовах. На додачу в чорної горихвістки виявилися риси птаха-урбаніста, цей термін походить від латинського слова урбанус – міський. Новими гніздовими районами для неї ставали здебільшого великі міста і лише згодом вона освоювала менші населені пункти. Темп захоплення території України-Русі чорною горихвісткою був швидшим, ніж у Польщі, яка із заходу на схід простяглася на вдвічі меншу відстань, ніж наша країна. До 1930-х років цей птах уже був гніздовим і численним у насе«Біологія і хімія в сучасній школі». – 2012. – № 3


42

Дивосвіт природи

лених пунктах рівнинної частини Закарпаття, у Львові та навколишніх районах, на Станіславщині – теперішній Івано-Франківщині, подекуди траплявся на Тернопільщині. На схід від цих областей чорна горихвістка спочатку загніздилася в Києві: орнітолог Микола Шарлемань перші випадки її гніздування спостерігав у 1921 і 1922 роках безпосередньо в історичному центрі столиці, неподалік від Володимирської гірки, біля Михайлівського Золотоверхого собору. За десять років по тому гнізда або виводки пташенят цього виду горихвісток стали траплятися по усій горішній придніпровській частині міста – у садибах по теперішній вулиці Грушевського від Європейської площі до Верховної Ради, біля особняка на вулиці Банковій, який колись розташовувався навпроти Будинку з химерами, у дворах будинків на славнозвісному Андріївському узвозі. З 1934 по 1937 роки кілька орнітологів бачили самця чорної горихвістки, який час від часу в гніздовий період злітав для співу на хрести вцілілого тисячолітнього собору міста, нашої національної святині – Софії Київської. Спостерігачі припускали, що протягом цих років там гніздився один і той самий птах. Чорну горихвістку в Києві привабили насамперед особливо ландшафтно-мальовничі місця, як свого часу засновників міста на Дніпровських кручах. Даючи оцінку вибору птахами нових місць для гніздування, дещо олюднюючи їхнє сприйняття, можна сказати, що вони виявили неабиякий смак. Від 1931 р. чорних горихвісток у веснянолітній час щодня спостерігали в центрі Житомира, але перший виводок пташенят було виявлено в серпні в околицях міста на скельних виходах біля річки Тетерева. Схоже, птахи в нових місцях оселялися в першу чергу на ділянках, які були подібними до гірських. У наступні п’ять років кількість цих горихвісток у Житомирі зрівнялася з кількістю звичайних горихвісток. Так у ті роки новий вид нарощував чисельність, і тоді вважали, що він інтенсивно розширює свій ареал у північно-східному напрямку. У подальшому ж напрямків розселення побільшало. До 1950-х років птахи стрімко просунулися на південь і схід, захопивши значну частину Придніпровського Лівобережжя, в 1970-х роках вони зайняли Харківщину, а до середини 1990-х років опинилися вже на всіх східних кордонах нашої країни. На той час в Україні-Русі чорна горихвістка не заселила хіба що Крим, який нині нею також захоплений. Тож наразі до територій, де гніздиться цей вид, входить більша частина Європи, від Атлантичного океану до західних областей Росії, за винятком «Біологія і хімія в сучасній школі». – 2012. – № 3

майже усієї Скандинавії, він також гніздиться на Кавказі, у гірських районах Центральної Азії, на півдні Сибіру, в Гімалаях і Атлаських горах Північної Африки. Саме час придивитися до такої пташинизахоплювачки уважніше. Розміром вона не більше від горобця, але стрункіша, здається вищою на ногах, обрисами дещо нагадує невеличкого дрозда або соловейка, бо й тому, й іншому вона близька родичка – належить, як і вони, до родини Дроздових. Очі виразні, чорно-карі, у самця вони менше виділяються в зовнішньому вигляді, бо його оперення зверху темно-сіре, горло ж, воло і груди пекельно-чорні, на згорнутих крилах часто помітні білуваті плями, а от майже усі пера хвоста іржасто-руді. У птаха, який злітає, розгорнутий хвіст засвічується-загоряється під променями сонця. Через такі особливості забарвлення пташина й отримала свою назву: горихвістка – бо хвіст наче горить, чорна – бо самець таки чорний. У самочки в оперенні немає чорного кольору, вона одноколірно-бура, тільки хвіст тьмяно-рудий, очі ж блищать, як дві зрошені дощем ягідки чорного пасльону. Чорній горихвістці дали ще й таку назву – «чорногрудка». Зрозуміло, через що. Ще для неї використовують назву «каменяр». Чому? Ця українська назва за змістом подібна до наукового означення певної групи тварин або рослин. Наприклад, птахи-петрофіли: петрос – грецькою означає камінь, філос – друг або той, який щось полюбляє, тож виявляється, що наша знайома – камнелюб, тому й каменяр. Серед її назв є й така – «жидок», з натяком на схожість, принаймні самки, на горобців, до яких теж нерідко застосовують цю назву. На місцях гніздування навіть у північних областях України-Русі чорна горихвістка може з’являтися вже у двадцятих числах березня, зрідка раніше. Вона належить до тих птахів, яких можна виявити ще до того, як розпочнеться їхній весняний спів, бо не надто намагається критися від людського ока. Поглянеш ненароком у двір, що серед кварталу старої забудови великого міста, аж біля стіни протилежного будинку на освітленому місці у повітрі тріпотливо зависла на кілька секунд довгохвостенька темна пташина, якої точно не було взимку. Політала так трохи, підхопила щось з розігрітої стіни і легко злетіла на карниз між верхніми поверхами. Таке тріпотіння невдовзі може повторитися. Помилитися майже неможливо – до міста повернулася чорна горихвістка, почала збирати собі корм. Без остраху перед людьми пташка стрибає по парканах, виступах стін. (Закінчення див. на с. 3 обкладинки) Передплатний індекс 74643


дивосвіт природи

43

УДК 373.5.091

Саморегуляція як чинник формування загальнонавчальних компетентностей учнів Світлана Трубачева, кандидат педагогічних наук, старший науковий співробітник Інституту педагогіки НАПН України

Анотація. Стаття присвячена аналізу ролі умінь самоконтролю та учнівської саморегуляції у процесі формування загальнонавчальних компетентностей учнів. Наводяться приклади організації навчального заняття на основі рефлексивної методики. Ключові слова: компетентнісний підхід, уміння самоконтролю, рефлексивна навчальна діяльність. Светлана Трубачева Саморегуляция как фактор формировання общеобразовательных компетентностей учащихся Аннотация. Статья посвящена анализу роли умений самоконтроля и ученической саморегуляции в процессе формирования общеобразовательных компетентностей учащихся. Приводятся примеры организации учебного занятия на основе рефлексивной методики. Ключевые слова: компетентностный подход, умения самоконтроля, рефлексивная учебная деятельность. Svetlana Trubacheva Self-control as factor of forming of pupils educational competences Summary. The article is devoted to the pupils study self-control skills sens in the forming of education сompetences analises. The examples of the reflexive study activity using in this processe are proposed. Keywords: сompetences development education study, self-control skills, reflexive study activity.

О

дним із завдань сучасної школи є задоволення соціальних вимог до підготовки молоді. Життя в сучасному суспільстві потребує від людини вияву таких рис, як підприємливість, ініціативність, самостійність. Освіченість сьогодні нерозривна з відповідальністю за самостійно прийняті рішення в ситуації вибору, вона вимагає мобільності та конструктивізму. Для забезпечення цих потреб сучасна школа має послідовно розв’язувати головні питання на всіх ступенях освіти. Ключовими завданнями основної школи, як зазначає А. Б. Воронцов, є формування та розвиток навчальної самостійності підлітків [1]. Створювані освітні умови мають розвивати в учня вміння ставити перед собою певні освітні цілі, знаходити й обирати необхідні способи їх досягнен­ня, приймати відповідальні рішення, послідовно їх реалізовувати, кри­тично оцінювати результати й фіксувати їх у особистому досвіді. Усе це становить основу загальнонавчальних компетентностей учнів. Під загальнонавчальними компетентностями розуміємо загальну здатність учнів до навчання, яка забезпечується системою знань, умінь та досвіду самостійної навчальної діяльності, сформованих на основі позитивної мотивації та емоційно-цільового ставлення учнів до навчання.

© Трубачева С. Е., 2012 Передплатний індекс 74643

Навчальна самостійність є основним критерієм сформованості в учнів загальнонавчальних компетентностей. «Самостійність» у психологопедагогічних дослідженнях розглядається як здатність учня діяти відносно незалежно від інших, без зовнішньої допомоги, за особливим зразком, не так як усі, зберігаючи власну позицію, незважаючи на умови, що змінюються, ініціативно (Л. С. Виготський, Л. І. Божович, А. К. Латинцева та інші) [3]. До властивостей, у яких виявляється самостійність, відносять здатність до самореалізації, самоконтролю, вміння регулювати свою поведінку та емоційні реакції, вміння зберігати власну точку зору на противагу зовнішньому тиску, схильність брати на себе відповідальність за події у своєму житті. Учень стає суб’єктом навчання, якщо він самостійно регулює свою навчальну діяльність, керує нею. Успіх у навчанні значною мірою залежить від його здатності здійснювати зворотний зв’язок у навчанні через самоаналіз і самоконтроль за ходом засвоєння навчального матеріалу. Ці уміння нерозривно пов’язані з рефлексією, що є одним із важливих компонентів загальнонавчальних компетентностей учнів. Необхідність звертатися до проблеми формування саморегуляції навчальної «Біологія і хімія в сучасній школі». – 2012. – № 3


44

з історії науки

діяльності школярів зумовлена суперечністю між потребою розвитку саморегулятивної поведінки як основної складової загальнонавчальних компетентностей учнів та чинною організацією процесу навчання, в якому, як правило, рефлексію, контроль, оцінку і корекцію навчальної діяльності здійснює вчитель [4]. Саморегуляція навчальної діяльності лежить в основі загальної здатності до навчання (Л. С. Виготський, З. І. Калмикова, Н. А. Менчинська, С. Л. Рубінштейн) і є необхідною умовою формування загальнонавчальних компетентностей учнів. Регулятивний компонент загальної здатності до навчання певним чином є об’єктом спеціальних досліджень, що стосуються дошкільнят, школярів і студентів (В. І. Морсанова, Н. Ф. Круглова, А. К. Осницький, О. А. Кононкін, М. В. Полянцева та ін.). Праці, пов’язані з оцінкою процесів саморегуляції у дітей різного віку, свідчать про те, що нецілеспрямоване формування усвідомленої саморегуляції не гарантує успішного розвитку навчальної самостійності учнів. Формування і розвиток в учнів саморегуляції, необхідної для будь-якої продуктивної діяльності, є одним з найбільш актуальних і складних завдань сучасного навчання. Цілеспрямоване формування саморегуляції учнів вимагає знання її сутності, умов і закономірностей навчання. Саморегуляцію розуміють як вищий рівень розумової активності людини і як її уміння вільно керувати особистим фізичним станом, діяльні-стю, поведінкою і взаємодією з іншими людьми; ефективно використовувати свої психофізичні особливості. Саморегуляція навчальної діяльно-сті – це специфічна регуляція, що здійснюється учнем як суб’єктом діяльності. Її призначення полягає в тому, щоб привести у відповідність можливості учня з вимогами навчальної діяльності, тобто учень повинен усвідомити свої завдання як суб’єкт навчальної діяльності, цілеспрямовано побудувати процес самонавчання. Саморегуляція в навчальній діяльності має структуру, подібну до саморегуляції інших видів діяльності. Вона складається з таких компонентів, як усвідомлені цілі діяльності, модель значимих умов, програма дій, виконання запланованого та його рефлексія, оцінка результатів і корекція. Згідно з цими компонентами учень: усвідомлює і приймає мету навчальної діяльності та вимоги вчителя; обмірковує послідовність дій, оцінює умови досягнення мети, створює суб’єктивну модель навчальної діяльності; на основі моделі складає програму дій, обирає засоби і способи її здійснення, здійснює самоконтроль на основі поетапної рефлексії виконаних дій; зіставляє самооцінку й оцінку вчителя, робить висновки про необхідність корекції; вико«Біологія і хімія в сучасній школі». – 2012. – № 3

нує роботу над помилками і визначає нові цілі. Результатом цих дій є суб’єктивна модель навчальної діяльності, на основі якої учень складає програму дій, засобів і способів її здійснення. У процесі навчальної діяльності кожний з рефлексивних ланцюгів виконує роль цілепокладання та цілереалізації. Саме усвідомлення своїх цілей дає змогу учневі залишатися суб’єктом навчальної діяльності, тобто самому приймати рішення щодо необхідності внесення змін у здійснювані дії, черговості розв’язування завдань. Педагогічні дії з формування в учнів загальнонавчальних компетентностей насамперед спрямовуються на визначення рівня сформованості навчальної діяльності в учня на різних етапах навчання, а також на процес формування та розвитку загальної навчальної здатності (до рефлексії, планування й аналізу). Для цього доцільно застосовувати тестові діагностичні роботи, що їх, як правило, проводять після засвоєння учнями певних способів дій. Такі роботи спрямовані на виявлення рівня засвоєння предметних операцій з метою їх подальшої корекції як учителем, так і самими учнями. Особливість цих робіт полягає в тому, що учень повинен свідомо виокремити певні операції у своїх діях для поелементної діагностики утруднень. Система таких тестових робіт дає змогу зробити висновки про випадковість зроблених помилок або про їх стабільність і виконати термінову корекцію. Під час проведення контролю за діяльністю учнів вони можуть самостійно визначити рівень власних потенційних можливо-стей, коли обирають ті завдання, що вони здатні розв’язати їх на сьогоднішній день. Процес розвитку загальної здатності учнів до навчання значною мірою залежить від такого мотиву навчання, як інтерес. Необхідною умовою для створення в учнів інтересу до самої навчальної діяльності є можливість виявити в навчанні розумову самостійність та ініціативність. Значну роль у цьому процесі відіграють рефлексивні методики навчання [2]. Чим активнішими є методи навчання, тим легше зацікавити ними учнів. Основним засобом виховання стійкого інтересу до навчання є використання таких запитань і завдань, розв’язування яких вимагає від учнів активної пошукової діяльності. Значну роль у формуванні інтересу до навчання відіграє створення проблемної ситуації, зіткнення учнів з труднощами, які вони не можуть подолати за допомогою наявного запасу знань; зіткнувшись із труднощами, вони впевнюються в необхідності здобуття нових знань або застосування старих у новій ситуації. За допомогою рефлексії досягається така мета навчання, як самостійне знаходження нових норм діяльності. Взаємодія суб’єктів навчання за рефлексивного методу має дискусійний характер. Передплатний індекс 74643


з історії науки Отже, основним способом взаємодії суб’єктів навчання під час реалізації рефлексивного методу є дискусія, організована за схемою складної комунікації, яка включає й аналіз, і критичну реконструкцію, і нормування, що спрямовані на забезпечення розуміння. До діалогових методик можуть бути віднесені ті, що побудовані на авторському висловлюванні та його розумінні. Обов’язковою умовою виникнення дискусії є слухання авторського висловлювання, постановка питань, спрямованих на уточнення або розуміння сказаного. Така методика є рефлексивною за своєю суттю, оскільки в ній виявляються й особистісна рефлексія, пов’язана з індивідуальністю людини та її вольовою спрямованістю, й інтелектуальна, що дає змогу мислити з приводу чужої думки. Зміст обговорюваного матеріалу та завдань має спиратися на наявний досвід учасників обговорення. Вступне слово має бути проблемного характеру. Рівень проблематизації може бути різним: описання ситуації, формулювання протиріччя, постановка проблеми із закликом до її розв’язування. Важливо заохотити спроби аудиторії представити ситуацію не однозначно, а багатоаспектно, запропонувати не одне, а декілька варіантів рішень. Композиція інтерактиву складається з проблематизації, організації групової рефлексії щодо розв’язування поставлених проблем, проведення дискусії. Педагог виконує організаційну роль, створюючи умови для розвитку учнів шляхом обговорення змісту, стимулює «внутрішню» активність суб’єкта навчання. Для формування та розвитку вмінь саморегулювання також доцільно застосовувати самостійну роботу учнів. Особливість такого виду роботи полягає в тому, що самостійність дій учнів не зводиться лише до виконання запропонованих завдань, а й включає рефлексію, самостійний контроль й оцінку власних дій. Результати цих робіт учитель спеціально не перевіряє і не оцінює. Такі роботи проводять регулярно після певного етапу засвоєння учнями знань, після колективної (групової) роботи учнів. Мета самостійних робіт – визначення самими учнями рівня засвоєння запропонованого матеріалу, вироблення інструменту самоконтролю і самооцінювання. Після самостійної роботи обов’язково відбувається колективний аналіз виконання визначених учителем завдань, коли учень може перевірити правильність не тільки розв’язування завдань, а й способів контролю, й об’єктивність власної оцінки виконаної роботи. П. П. Блонський визначив чотири стадії вияву самоконтролю щодо засвоєння матеріалу. Перша стадія характеризується відсутністю будьякого самоконтролю. Учень, який перебуває на цій стадії, не засвоїв матеріал і не може нічого контролювати. Друга стадія – повний самоконПередплатний індекс 74643

45

троль. На цій стадії учень перевіряє повноту й правильність репродукції засвоєно��о матеріалу. Третя стадія – це стадія вибіркового самоконтролю, коли учень контролює, перевіряє тільки головне за питаннями. На четвертій стадії – ззовні самоконтроль не спостерігається і не має значного вияву, він здійснюється на основі минулого досвіду, через аналіз незначних деталей та уявлення про правильний результат. Завдяки саморегуляції навчальної діяльності відбуваються зміни в рівні планування та програмування навчальної діяльності учня, в тих засобах, що він використовує. Рівень саморегуляції – динамічне утворення, яке залежить від досвіду здійснення навчальної діяльності, від етапу навчання. Окремі структурні елементи системи саморегуляції змінюються у процесі розвитку пізнавальних процесів (мислення, сприймання, пам’яті, уяви), залучених до процесу саморегуляції. Навчальні дії учня як суб’єкта постійно уточнюються, вдосконалюються і набувають рівня загальнонавчальних компетентностей. Тобто, поперше, загальнонавчальні компетентності не тільки виявляються, а й формуються в ході навчання як загальна здатність до навчання і є результатом засвоєння певної системи знань; по-друге, їх формування відбувається в процесі оволодіння учнями структурою навчальної діяльності; по-третє, саморегуляція навчальної діяльності є першочерговим виявом здатності до навчання, який здійснюється через самоконтроль та самооцінку. Основна функція контролю вчителя змінюється — від постійного відстежування ходу виконання навчальних дій до стимулювання учнівської рефлексії під час групових форм навчання, а згодом і самостійних дослідницьких робіт. Основне завдання вчителя – більше звертати увагу учнів на вдосконалення їхньої навчальної діяльності, поглиблення й посилення мотивів пізнання, сприяти закріпленню віри у власні сили і розвивати в них самостійність.

ЛІТЕРАТУРА 1. В о р о н ц о в А. Б., З а с л а в с к и й В. М. Контро­льно-оценочная самостоятельность младших школьников как основа учебной самостоятельности подростка http://www.-Shel-imoc.ucoz.ru/.../Voroncov/ 2. К проблеме использования  рефлексивных методов обучения http://www.relga.ru/.../tgu.../Main 3. Можливості шкільного підручника у формуванні в учнів умінь самоконтролю і оцінювання навчальних досягнень // Пробл. сучас. підруч.: Зб. наук. праць. – К.: Пед. думка, 2010. – Вип. 10. – С. 48 – 53. 4. Рефлексия в обучении //Практикум по дидактике и методикам обучения / А. В. Хуторской. – СПб: Питер, 2004. – С. 162—169. «Біологія і хімія в сучасній школі». – 2012. – № 3


46

цікаво про відоме

Заміщені функціональні похідні алканів: скільки їх? Михайло Корнілов, доктор хімічних наук, професор Київського національного університету імені Тараса Шевченка

В

одному з номерів журналу* ми розповідали про те, як визначають числа ізомерів алканів та інших класів органічних сполук. Сьогодні ми розповімо про те, як знайти число ізомерів заміщених похідних алканів, що містять функціональні групи. Нехай нас цікавить число ізомерів хлорозаміщених насичених карбонових кислот жирного ряду, загальна формула яких CnH2n+1-mClm–COOH. Цілком очевидно, що все залежить від ізомерії заміщених алкільних груп. Якщо для перших двох гомологів можна спробувати виписати всі можливі формули, число яких дорівнює 4 (n = 1) і 9 (n = 2), то в разі n = 3 їх уже 56, а при n = 4 їх 284 і т. д. Тому тут легко помилитится і пропустити якийсь ізомер або продублювати його і не помітити цього. Єдиний шлях – обчислити число ізомерів за допомогою математичних формул. Вони специфічні й різняться з усіма тими, що ними користуються хіміки. Це так звані циклові індекси (ЦІ). Для метилу, етилу і н-пропілу ЦІ визначають за формулами:

åòèë

= Zåòèë

=

f13 + 3f11f21 + 2f31 ; 6

f13 + 3f11f21 + 2f31 f12 + f21 ⋅ ; 6 2 2

f 3 + 3f11f21 + 2f31  f12 + f21  = Z ï ðî ï ³ë 1 ⋅  2  . 6   Для інших алкілів ЦІ мають складніший вигляд. Щоб скористатися ними nдля обчислення числа ізомерів, треба замість f m підставити біном (1 + x m)n, розкрити дужки і звести подібні члени. Утвориться поліном – перелічувальний ряд числа ізомерів: 1 + a1x + a2x2 + a3x3 + a4x4 + ... , (1) де коефіцієнти аi дорівнюють числу ізомерів заміщених алкілів з таким числом замісників, що дорівнює показнику степеня формальної змінної х (таблиця). Щоб не помилитися, зазначену підстановку роблять за допомогою комп’ютерної програми типу Mathcad. Якщо нас цікавлять числа ізомерів n алкілів з різними замісниками, треба замість f m підставити поліном (1 + xm + ym + zm + …)n і в утвореному перелічувальному ряду (1) шукати коефіці-

єнт ai перед відповідним членом xpyqzr… (p + q + + r … = i). Це також роблять за допомогою програми Mathcad (таблиця). Що цікавого в цій таблиці? По-перше, характер зростання коефіцієнтів аі від одиниці до максимального значення в середині ряду, потім симетричне спадання до одиниці. Найбільші коефіцієнти відповідають ізомерним алкілам з несиметричною будовою, тоді як у симетричніших алкілах типу ізопропілу (перелічувальний ряд 1 + 2x + + 3x2 + 4x3 + 4x4 + 3x5 + 2x6 + x7), трет-бутилу (1 + x + 2x2 + 3x3 + 3x4 + 3x5 + 3x6 + 2x7 + x8 + +x9) і неопентилу (1 + 2 x+ 4x2 + + 6x3 + 8x4 + +9x5 + 9x6 + 8x7 + 6x8 + 4x9 + 2x10 + x11) коефіцієнти аі найменші. По-друге, таблиця дає змогу знаходити число ізомерів заміщених похідних будь-яких функціональних похідних алканів, що мають певний кістяк, з будь-якими замісниками. Наприклад, хлорозаміщені бутанові (масляні) кислоти C3H7-mClm—COOH (№ 3 у таблиці) мають три ізомери, якщо m = 1; шість ізомерів, якщо m = 2; вісім ізомерів, якщо m = 3 і т. д.; бромозаміщені ізомасляні кислоти C3H7-mBrm—COOH (№ 4) мають два ізомери, якщо m = 1; три ізомери, якщо m = 2, чотири ізомери, якщо m = 3; амінопентанові (аміновалеріанові) кислоти C4H9-m(NH2)m—COOH (№ 5) мають чотири ізомери, якщо m = 1, десять ізомерів, якщо m = 2, сімнадцять ізомерів, якщо m = 3; гідроксигексанові (гідроксикапронові) кислоти C5H11-m(OH)m—COOH (№ 9) мають п’ять ізомерів, якщо m = 1, п’ятнадцять ізомерів, якщо m = 2, тридцять один ізомер, якщо m = 3; карбонові киcлоти на основі неопентилового спирту C5H11-m(COOH)m—OH (№ 15) мають два ізомери, якщо m = 1, чотири ізомери, якщо m = 2, шість ізомерів, якщо m = 3 тощо. Знаючи ці числа, можна легко перевірити кількість структурних формул, якщо їх виписують. Ось воно – нескінченне і водночас контрольоване розмаїття органічних сполук! Автор вдячний за цінні поради доктору хімічних наук Сергію Трачу (МДУ ім. М. В. Ломоносова, кафедра органічної хімії).

*Див.: «Біологія і хімія в школі». — 2006. — № 1. — С. 1—7. © Корнілов М. Ю., 2012 «Біологія і хімія в сучасній школі». – 2012. – № 3

Передплатний індекс 74643


цікаве про відоме

Т а б л и ц я

Числа ізомерів заміщених алкілів, аі №

Алкіл

Формула

1

Метил

CH3

2

Етил

CH3

CH2

3

Пропіл (н-пропіл)

CH3

CH2

4

1-Метилетил (ізопропіл)

5

Бутил (н-бутил)

6

1-Метилпропіл (втор-бутил)

7

2-Метилпропіл (ізобутил)

8

1,1-Диметилетил (трет-бутил)

CH3

9

Пентил (н-пентил, н-аміл)

CH3

10

1-Метилбутил

11

2-Метилбутил

12

3-Метилбутил (ізоаміл)

CH3

CH2

CH CH3

CH3 CH3

CH2 CH2

CH2

CH2

CH CH3

CH3

CH

CH2

CH3

47

Число однакових замісників 3 4 5 6 7 8 9 Число ізомерів заміщених алкілів

0

1

2

10

11

1

1

1

1

1

2

3

3

2

1

1

3

6

8

8

6

3

1

1

2

3

4

4

3

2

1

1

4

10

17

22

22

17

10

4

1

1

4

9

15

19

19

15

9

4

1

1

3

6

9

11

11

9

6

3

1

1

1

2

3

3

3

3

2

1

1

1

5

15

31

49

61

61

49

31

15

5

1

1

5

14

28

43

53

53

43

28

14

5

1

1

5

14

28

43

53

53

43

28

14

5

1

1

4

10

18

26

31

31

26

18

10

4

1

1

3

7

12

17

20

20

17

12

7

3

1

1

4

9

16

23

27

27

23

16

9

4

1

1

2

4

6

8

9

9

8

6

4

2

1

1

3

8

15

23

28

28

23

15

8

3

1

CH3 C CH3

CH3

CH2

CH2

CH2

CH2

CH2

CH2

CH CH3

CH3

CH2

CH

CH2

CH3 CH3

CH

CH2

CH3

CH2

CH3 13

1,1-Диметилпропіл CH3

CH2

C CH3

CH3

14

1,2-Диметилпропіл

15

2,2-Диметилпропіл CH 3 (неопентил)

CH

CH

CH3 CH3 CH3

16

1-Етилпропіл

Передплатний індекс 74643

CH3

C

CH2

CH3

CH2

CH

CH3

CH2

«Біологія і хімія в сучасній школі». – 2012. – № 3


48

Інформуємо читачів

РЕГІОНАЛЬНІ ПРЕДСТАВНИки Державного інформаційно-виробничого підприємства видавництва «педагогічна преса» 093-714-79-52

Миколаївська область Людмила Завірюха тел.:

096-762-14-48

Вінницька область Тетяна Данілова тел.:

043-256-21-38

Одеська область Андрій Хаєцький тел.:

063-618-59-57

Волинська область Віталій Горошко тел.:

033-272-54-21

Дніпропетровська область Еліна Заржицька тел.:

099-704-58-44

Донецька область Володимир РадиЧЕв тел.:

Автономна республіка Крим Олег Мішин тел.:

Полтавська область Олександра Волошко тел.: Рівненська область Ігор Опольський тел.:

093-127-12-67

050-723-73-79

Житомирська область Ольга Лавринчук тел.:

Сумська область Олег Геренко тел.:

067-542-82-79

098-518-39-76

Закарпатська область Михайло Басараб тел.:

Тернопільська область Тетяна НЮНЯ тел.:

050-204-79-57

Запорізька область Антоніна Грипа тел.:

097-392-81-38, 095-800-04-74

Івано-Франківська область Іванна Костюк тел.:

050-627-22-18

м. Київ Марія Кравчук тел.: Київська область Валентина Щербак тел.: 044-278-23-13 Луганська область Олена Бахмут тел.: Львівська область Галина Заник тел.:

044-279-02-73, 093-808-79-50 044-592-79-86,

099-985-58-15

066-624-7-601, 053-222-41-63

050-554-21-58, 035-253-39-62

харківська область Анастасія Альошичева тел.:

093-690-72-22

Херсонська область Людмила Перепелиця тел.:

097-575-39-27,

Хмельницька область Микола Чернега тел.:

038-279-56-96

Черкаська область Лариса Максюта тел.:

093-921-15-46, 047-237-93-61

095-337-01-58, 066-629-69-36

093-119-99-86, 046-2-67-84-83

Чернівецька область Анна Семанюк тел.: Чернігівська область Лідія Бурцева тел.:

093-887-18-96

Видавництво «Педагогічна преса» Директор видавництва Олександр Овчар Головний редактор редакції предметно-педагогічних журналів Микола Задорожний Адреса редакції журналу, видавництва: 01054, Київ, вул. Дмитрівська, 18/24 www.pedpresa.com.ua e-mail: chembio@meta.ua e-mail: info@pedpresa.com.ua e-mail: 2345255@ukr.net Над номером працювали: Наталія Демиденко, відповідальний редактор Євгенія Святицька, коректор Віктор Дяченко, Марія МАМЧУР, верстальники За достовірність фактів, дат, назв

До уваги освітян, науковців, рекламодавців! Редакція журналу приймає замовлення на розміщення реклами, випуск тематичного номера або окремого розділу коштом замовника.

тощо відповідають автори. Редакція не завжди поділяє їхні погляди. Листування ведеться на сторінках журналу. Рукописи не повертаються. У разі використання матеріалів посилання на журнал обов’язкове. © Видавництво «Педагогічна преса», 2012. Усі права захищено. Жодні частина, елемент, ідея, композиційний підхід цього видання не можуть бути копійованими чи від-

Ч ита й те в наступному номері :

твореними у будь-якій формі й будь-якими засобами — ні електронними, ні фотомеханічними, зокрема ксерокопіюванням, записом чи комп’ютерним архівуванням — без письмового дозволу видавця.

• Нові навчальні програми з біології і хімії для основної школи • Що таке сучасна Червона книга • Використання методу проектів

«Біологія і хімія в сучасній школі». – 2012. – № 3

© «Біологія і хімія в сучасній школі», 2012

Підписано до друку 21.06.2012 1 Формат 60×84 /8. Папір газет. Друк офсет. Умов. друк. арк. 5,58. Обл.-вид. арк. 7,1. Наклад 1945 пр. Зам. Видрукувано ВАТ «Видавництво “Київська правда”», 04136, м. Київ, вул. Маршала Гречка, 13 Свідоцтво про державну реєстрацію АО1 № 602408 від 11.10.2010 р.

Передплатний індекс 74643


Bіologіja hіmіja suchasnіj shkolі №3 2012