Методические особенности изучения темы "Бактерии" в школьном курсе биологии

ВВЕДЕНИЕ

Впервые бактерии были описаны в 1683 г. Антони ван Левенгуком.

В настоящее время известно около 3000 видов бактерий. На земном шаре нет мест, где бы они ни обитали. Так в 1 г пахотной земли содержится от 1 до 20 млрд бактерий, даже в 1 г льда Антарктиды можно найти до 100 бактерий. К концу первых суток в организме новорожденного ребенка живет 12 видов бактерий.

Бактерии – это мельчайшие прокариотические организмы, имеющие клеточное строение. Величина большинства бактерий колеблется от 0,2 до 1,3 мкм. Форма бактерий достаточно разнообразна.

Глава 1. СТРОЕНИЕ И ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТЬ БАКТЕРИЙ

Бактерии — относительно просто устроенные микроскопические одноклеточные организмы.

Форма бактерий [13]. В зависимости от формы клетки бактерии различают шарообразные кокки, палочковидные бациллы, изогнутые в виде запятой вибрионы, спиралевидные спириллы. Очень часто бактерии образуют скопления в виде длинных изогнутых цепочек, групп и пленок. Некоторые бактерии имеют один или несколько жгутиков. Среди бактерий есть подвижные и неподвижные формы. Подвижные передвигаются за счет волнообразных сокращений или при помощи жгутиков.

Большинство бактерий бесцветно. Только немногие окрашены в пурпурный или зеленый цвет.

Строение бактерий. Бактериальные клетки окружены плотной оболочкой, благодаря которой сохраняют постоянную форму. По составу и строению клеточные оболочки бактерий существенно отличаются от растений и животных. Ядра, отделенного от цитоплазмы оболочкой, в клетке нет. Ядерное вещество у большинства бактерий распределено в цитоплазме [14].

Распространение бактерий. Практически нет места на Земле, где бы не встречались бактерии. Они живут во льдах Антарктиды при температуре -83 "С и в горячих источниках, температура которых достигает +85—90 "С. Особенно много их в почве. В 1 г почвы могут содержаться сотни миллионов бактерий.

Форма и размеры бактериальных клеток

Строение клетки бактерии

Число бактерий различно в воздухе проветренных и непроветренных помещений. Так, в классе после проветривания перед началом урока бактерий в 13 раз меньше, чем в той же комнате после урока.

Условия жизни бактерий разнообразны. Одним из них необходим кислород воздуха, другие в нем не нуждаются и способны жить в бескислородной среде.

Питание бактерий. Большинство бактерий питается готовыми органическими веществами. Лишь некоторые из них, например сине-зеленые, или цианобактерии, способны создавать органические вещества из неорганических. Они сыграли важную роль в накоплении кислорода в атмосфере Земли.

По способу питания бактерии, питающиеся готовыми органическими веществами, делят на две группы: сапротрофы (от греческого «сапрос» — гнилой и «трофе» — питание, пища), получающие органические вещества из отмерших организмов или выделений живых организмов, и паразиты (от греческого «паразитос» — нахлебник), питающиеся органическими веществами живых организмов. Паразитизм у бакте рий распространен очень широко. Существуют бактерии, паразитирующие в теле бактерий других видов. Среди бактерий-паразитов много болезнетворных, вызывающих различные заболевания у растений, животных и человека.

Размножение бактерий. Размножаются бактерии делением одной клетки на две. При благоприятных условиях деление клеток у многих бактерий может происходить через каждые 20—30 мин. При таком быстром размножении потомство одной бактерии за 5 суток способно образовать массу, которой можно было бы заполнить все моря и океаны. Однако в природе этого не происходит, так как большинство бактерий быстро погибает под действием солнечного света, при высушивании, недостатке пищи, нагревании до 65—100 "С, под действием дезинфицирующих веществ, в результате борьбы между видами и т. д.

Образование спор. В неблагоприятных условиях (при недостатке пищи, влаги, резких изменениях температуры) цитоплазма бактериальной клетки, сжимаясь, отходит от материнской оболочки, округляется и образует внутри нее на своей поверхности новую, более плотную оболочку. Такую бактериальную клетку называют спорой (от греческого слова «спора» — семя). Споры некоторых бактерий сохраняются очень долго в самых неблагоприятных условиях. Они выдерживают высушивание, жару и мороз, не сразу погибают даже в кипящей воде. Споры легко разносятся ветром, водой и т. д. Их много в воздухе и почве. В благоприятных условиях спора прорастает и становится жизнедеятельной бактерией. Споры бактерий — это приспособление к выживанию в неблагоприятных условиях.

Глава 2. МЕТОДИЧЕСКИЕ ПРИЕМЫ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ПРИ ИЗУЧЕНИИ ТЕМЫ «БАКТЕРИИ»

При изучении бактерий важно, чтобы учащиеся хорошо усвоили, что эта группа организмов существенно отличается от растений, животных и грибов. Бактерии очень малого размера, не имеют ядерной оболочки, настоящего ядра, поэтому их относят к ядерным организмам.

Основное внимание при этом должно быть сосредоточено и уяснение школьниками особенностей строения и жизнедеятельности бактерий, примитивного уровня их организации, роли в природе, медицине, сельском хозяйстве и промышленности. Особ', необходимо выделить вопрос о выращивании бактерий для производства лекарств, витаминов и других органических веществ.

Успешному решению этих задач способствует использование рассказа, беседы на основе демонстрации таблицы «Бактерии, бактерий под микроскопом, диапозитивов «Бактерии», организация самостоятельной работы учащихся с таблицами, подготовка школьниками сообщений.

Строение и жизнедеятельность бактерий. Знакомство с бактериями начинается с изучения их характерных признаков, отличий от растений и животных. На это следует выделить один урок. Главное внимание на нем необходимо сосредоточить на раскрытии особенностей, уровня организации этих организмов: строения, питания, размножения и распространения. В связи с большим объемом материала целесообразно весь урок посвятить его изучению.

Знакомству с бактериями предшествует беседа о систематике и основных систематических категориях, демонстрация самодельной схемы 18.

Затем учитель знакомит учащихся с бактериями. Он подчеркивает, что это одноклеточные организмы, у них нет оформленного ядра, отмечает их отличия от растений, демонстрируя таблицы «Бактерии», «Строение растительной клетки». В процессе беседы, демонстрации бактерий под микроскопом школьники узнают о строении н жизнедеятельности бактерий, их многообразии по форме, размерам, передвижению. В то же время учащиеся находят общие черты в строении и процессах жизнедеятельности бактерий.

Чтобы учащиеся смогли убедиться в простой организации бактерий, им предлагается самостоятельная работа по заданию: рассмотрите на таблицах растительную клетку и клетку бактерии, найдите черты сходства и отличия. Сделайте вывод об уровне организации бактерий.

Далее в процессе беседы на основе демонстрации диапозитивов или в процессе работы с учебником учащиеся узнают о широком распространении бактерий, заселении ими разных сред обитания. Учитель может сообщить, что бактерии обнаруживаются всюду: в каждой капле воды, даже самой чистой, в воздухе, почве, в снегах полярных областей, в почвах пустыни Сахара, в грунте, взятом со дна океана на глубине 4 км, и даже в горячих источниках с температурой около 80° С.

В заключение урока выясняется приспособленность бактерий к выживанию. Учитель спрашивает: почему бактерии — одноклеточные просто организованные организмы — существуют в природе наряду с высокоорганизованными? Обсуждение этого вопроса в процессе беседы, демонстрации диапозитивов подводит учащихся к выводу о том, что выживанию бактерий в природе способствуют большая скорость размножения в благоприятных условиях, образование спор как способ переживания неблагоприятных условий. Учитель может сообщить, что споры бактерий выдерживают даже кипячение.

С целью закрепления знаний о строении и жизнедеятельности бактерий, их распространении и приспособленности к выживанию проводится беседа по вопросам: почему бактерии относят к до-ядерным организмам? Чем отличается клетка бактерий от растительной клетки? Какие бактерии называют сапрофитами, а какие— паразитами? В чем выражается приспособленность бактерий к существованию в природе наряду с высокоорганизованными организмами?

Значение бактерий. На изучение материала о значении бактерий необходимо выделить два урока. На первом — раскрыть роль бактерий в природе, их значение в разложении органических веществ; па втором — подробно остановиться на значении бактерий в медицине, сельском хозяйстве, промышленности, использовании их для производства различных органических веществ.

Первый урок по изучению значения бактерий в природе целесообразно начать с проверки знаний о среде обитания, строении и жизнедеятельности бактерий, их уровне организации.

Затем учитель предлагает учащимся выяснить роль бактерий в круговороте веществ в природе и спрашивает учащихся: что происходит с отмершими растениями и животными? В результате обсуждения ответов учащихся они подводятся к выводу, что бактерии участвуют в круговороте различных веществ в природе, например углерода, железа, серы, азота, фосфора и многих других. Бактерии гниения разлагают трупы до перегноя, а почвенные бактерии разрушают органические вещества до минеральных, которые усваиваются растениями.

Дополняя ответы школьников, учитель может сообщить о зависимости плодородия почвы от деятельности бактерий. Таким образом, бактерии оказывают большое влияние на рост и развитие растений. Бактерии принимают участие в биологическом выветривании (разрушении) горных пород и минералов. Так, в формировании крупных отложений железных руд участвовали железобактерии.

Учащиеся вспоминают о клубеньковых бактериях, живущих на корнях бобовых и фиксирующих атмосферный азот.

В заключение урока формулируется вывод: значительная часть бактерий — сапрофиты, они разлагают органические вещества до минеральных, которые усваиваются растениями, и этим самым способствуют круговороту веществ; жизнь на Земле была бы невозможна без круговорота веществ, то есть без деятельности бактерий.

Развитие знаний о значении бактерий продолжается на следующем уроке, на котором рассматривается роль бактерий в народном хозяйстве и в быту человека.

Учитель сообщает о том, что бактерии отличаются большим многообразием по использованию различных источников питания. Их можно выращивать на дешевом сырье, отходах производства. Эта способность бактерий используется в народном хозяйстве, в новой перспективной отрасли производства — микробиологической промышленности. В ней бактерии используются для производства разнообразных органических веществ: уксуснокислые бактерии применяют для производства столового уксуса, для получения кефира, сметаны и других кисломолочных продуктов используют молочнокислые бактерии. Эти же бактерии применяют для консервирования продуктов при засолке, мочении, силосовании. С помощью бактерий производятся ферменты, лекарства и другие ценные вещества. Бактерии используются также в текстильной и кожевенной промышленности: с их помощью осуществляется вымачивание льна, обработка кожи. Учащиеся подводятся к выводу, что применение бактерий в производстве экономически выгодно: создаваемые ими органические вещества обходятся дешевле, чем при выращивании растений и животных.

На следующем этапе урока рассматриваются способы хранения продуктов питания, предохранения их от гниения: консервирование, соление, пастеризация, квашение и др.

С целью закрепления знаний о значении бактерий организуется просмотр кадров диапозитивов «Бактерии» и проводится беседа по вопросам: какую роль играют бактерии в природе? Почему без бактерий была бы невозможна жизнь на Земле? Почему бактерии широко используются в промышленном производстве различных веществ: лекарств, витаминов и др.? Как сохранить продукты питания от гниения? Какие способы хранения пищевых продуктов используются человеком? На чем они основаны?

Отдельным учащимся дома предлагается подготовить сообщения о болезнетворных бактериях, о мерах борьбы с заболеваниями, вызываемыми бактериями, о достижениях науки в борьбе с болезнетворными бактериями.

Болезнетворные бактерии и меры борьбы с ними. Специальный урок необходимо выделить на изучение болезнетворных бактерий — возбудителей многих заболеваний человека, животных, растений, на ознакомление учащихся с мерами предупреждения болезней, вызываемых бактериями.

Содержание урока имеет большое мировоззренческое значение, способствует атеистическому и гигиеническому воспитанию школьников; позволяет заострить внимание на познаваемости причин заболеваний, вызываемых бактериями; обосновать необходимость поддержания гигиенических условий, которые препятствовали бы распространению и размножению бактерий; показать роль научных знаний в разоблачении суеверий и предрассудков.

После проверки знаний о значении бактерий в природе, их использовании в целях получения ценных веществ для народного хозяйства и человека учитель спрашивает: все ли бактерии полезны для человека? В ходе беседы выясняется, что многие бактерии приносят большой вред народному хозяйству: портят продукты питания, разрушают деревянные постройки, рыболовные сети, шпалы, книги, рукописи, разлагают нефть, каучук, бетон, вызывают коррозию металлов, являются возбудителями заболеваний растений, животных, человека. От таких заболеваний человека, вызываемых бактериями, как чума, холера, сибирская язва, туберкулез и другие, в средние века гибло значительно больше людей, чем от войн и голода.

Затем заслушиваются сообщения учащихся о бактериях, вызывающих заболевания растений, животных, человека. Учащиеся демонстрируют результаты опыта, показывающего загрязненность воздуха различных помещений, улиц бактериями. Они показывают колонии, выросшие на питательной среде (желатин па мясном бульоне) в чашках Петри. В процессе беседы выясняются причины различного числа колоний бактерий, собранных в разных условиях, и обосновываются правила гигиены, условия предупреждения инфекционных заболеваний.

Знакомство учащихся с болезнетворными бактериями позволяет рассматривать болезнь как следствие их жизнедеятельности в организме человека, животных, растений, убедить школьников в познаваемости причин заболеваний. На основе актуализации знаний о растениях учащиеся называют меры борьбы с болезнетворными бактериями, применяемые в сельском хозяйстве: предпосевная обработка семян ядохимикатами, облучение, уничтожение болезнетворных бактерий в посевах и др.

Затем в процессе беседы с использованием кадров диапозитивов раскрываются меры борьбы с болезнетворными бактериями, вызывающими заболевания человека, заслушиваются сообщения учащихся по данному вопросу. В результате школьники подводятся к выводу, что предупреждению инфекционных заболеваний способствует соблюдение правил гигиены, поддержание чистоты помещений, одежды и тела, посуды, пищи и т. д. Такая профилактика препятствовала бы распространению и размножению бактерий.

Глава 3. МЕТОДИЧЕСКИЕ РАЗРАБОТКИ ПО ТЕМЕ «БАКТЕРИИ»