Генетика – наука о механизмах сохранения, передачи и реализации наследственных признаков организма, является одним из центральных разделов в школьном курсе «Биология», и изучается в старших классах. Генетика является сложной научной и учебной дисциплиной, и как показывает педагогическая практика ее усвоение вызывает серьезные затруднения у учащихся. Выправить сложившееся положение способны программы по генетике для учреждений дополнительного образования. Они позволяют удовлетворить естественный интерес детей к вопросам наследственности и изменчивости и способствуют лучшему усвоению школьного материала. Однако, у этих программ есть и определенные недостатки: содержание программы кружка, как правило, повторяет материалы школьного курса генетики, в них уделяется мало места практическим работам, недостаточно творческих заданий, существует определенный дисбаланс в количестве учебных часов, отведенных на различные темы (основное внимание уделяется рассмотрению простейших закономерностей наследования, тогда как многие крупные направления современной генетики изучаются весьма поверхностно.)

Устранить эти недостатки, а также расширить и углубить знания учащихся по генетике призвана настоящая программа. Образовательная программа "Генетика" составлена на основе типовой программы кружка по молекулярной генетике. В типовую программу внесен ряд изменений, направленных, в первую очередь, на то чтобы в меньшей степени дублировать школьную программу, и предусматривающих всестороннее изучение особенностей различных направлений генетики, что в целом формирует у детей правильное понимание значения, целей и задач современной генетики. Кроме того, изменения теоретической части курса обусловлены быстрыми темпами развития генетики в настоящее время, появлением новых научных направлений, возникновением новых понятий, открытием ряда закономерностей, которые еще не нашли своего отражения в школьном курсе генетики. В программе увеличено количество практических работ, возросло их тематическое разнообразие. Такие изменения нацелены на то, чтобы в ходе выполнения практических и самостоятельных работ учащиеся приобретали навыки работы с биологическими объектами, интерпретации и анализа результатов исследований, знакомились с методиками научных исследований.

 

Целью обучения по образовательной программе «Генетика» является формирование у детей знаний об основных закономерностях наследственности и изменчивости живых организмов, обоснование материальной основы наследственных преобразований.

Достижение данной цели осуществляется за счет решения следующих задач:

  • сформировать у кружковцев понятие о методах генетического анализа;
  • обосновать значение ДНК, генов, хромосом в хранении и передаче наследственной информации;
  • обосновать роль генотипа и среды в формировании фенотипа;
  • обосновать значение мутаций для эволюции и селекции;
  • ознакомить учащихся с методикой решения генетических задач;
  • ознакомить учащихся с методикой составления родословной анализа типа наследования по ней;
  • сформировать у учащихся навыки вычисления критерия соответствия;
  • сформировать у учащихся навыки составления вариационных рядов по имеющейся выборке;
  • сформировать у учащихся навыки вычисления важнейших биометрических показателей;
  • сформировать у детей понятие о наследственных болезнях человека и их причинах;
  • обосновать вредное влияние мутагенов, курения, употребления алкоголя на наследственность, развитие потомства;
  • развивать умения учащихся работать с дополнительной литературой и справочниками.

 

Генетика является логическим продолжением предыдущих разделов биологии, таких как «биология клетки», «биология размножения и развития». Поэтому усвоение этих тем необходимо для начального этапа обучения генетики и способствует формированию некоторых генетических понятий. Программа кружка по генетике ориентирована в основном на учащихся 10-11 классов, а также девятиклассников (в том случае, если они занимаются по программе предусматривающей изучение основных закономерностей общей биологии.) На освоение курса генетики в году отводится 144 учебных часа. Оптимальный вариант работы по данной программе – организация 2-х часовых занятий 2 раза в неделю. Занятия проводятся в группах численностью 8 человек.

Исходя из особенностей восприятия старшеклассников, у которых возрастает удельный вес абстрактного мышления, усиливается логическая переработка материала. Внимание становится более устойчивым, выбираются формы и методы обучения в кружке. Основная форма теоретических занятий – лекции и беседы. Материал необходимо раскрывать таким образом, чтобы новые понятия, важные выводы и обобщения по возможности формулировались самими учащимися из фактов, сообщаемых руководителем. Наиболее приемлемая форма занятий для закрепления материала – беседа. Она должна строиться так, чтобы ребята учились анализировать уже известные факты и, обсуждая пройденный материал, пытались прогнозировать направление дальнейших исследований. В каждом занятии предусматривается решение генетических задач, способствующих развитию умений и навыков трансформирования теории на практике, логическому мышлению, самостоятельному анализу проблемных ситуаций. В ходе выполнения программы возможно использование различных способов выявления качества и результатов педагогической деятельности (например, тестирование), что позволяет судить об эффективности и целесообразности использования программы.

В заключение этого раздела необходимо отметить, что генетика – быстро развивающаяся наука, поэтому каждый год в программу следует вносить новые факты. Отражающие современное состояние науки

 

Учебно-тематический план

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
 
Название раздела, темы
Вводное занятие 
История генетики 
Методы генетического анализа 
Взаимодействие генов 
Сцепленное наследование и рекомбинации 
Мутации у высших организмов 
Цитоплазматическая наследственность 
Медицинская генетика 
Генетика пола 
Генетика популяций 
Генетические основы селекции 
Полиплоидия 
Экскурсии и встречи с учеными 
Итоговое занятие 
Итого: 
Общее количество часов
 2
 2
 24
 24
 18
 6
 4
 20
 10
 18
 4
 4
 4
 4
 144
Теория
 2
 2
 6
 8
 12
 6
 4
 6
 4
 6
 4
 4
 
 4
 68
Практика
 
 
 18
 16
 6
 
 
 14
 6
 12
 
 
 4
 
 76

 

Содержание программы

  1. Вводное занятие – 2ч.

Ознакомление учащихся с планом работы по образовательной программе "Генетика". Организационные вопросы. Основные понятия генетики. Генетический язык и символика. Основные задачи и значение генетики.

 

  1. История генетики – 2ч.

История возникновения генетики, как науки. 3 периода развития генетики. Вклад русских и зарубежных ученых в развитие генетики. Современный этап развития генетики, научные достижения и перспективы развития.

 

  1. Методы генетического анализа – 24ч.

Генетический анализ – основной метод генетики. Специфика работ Г.Менделя. Законы наследования. Моно-, ди- и поигибридное скрещивание. Закон «чистоты гамет». Взаимодействие аллельных генов. Анализирующее и возвратное скрещивание.

Практические работы. Решение задач по законам наследования. Генетический анализ гибридов первого и второго поколения при моно- и дигибридном скрещивании. Вычисление критерия соответствия Х2.

 

  1. Взаимодействие генов – 24ч.

Типы взаимодействия генов. Взаимодействие неаллельных генов. Комплементарное действие генов и типы расщепления. Доминантный и рецессивный эпистаз. Кумулятивная и некумулятивная полимерия. Модифицирующее действие генов. Плейотропия. Качественные и количественные признаки.

Практические работы. Эксперименты по взаимодействию генов на дрозофиле. Биометрические методы в генетических исследованиях. Решение задач.

 

  1. Сцепленное наследование и рекомбинации – 18ч.

Явление сцепленного наследования. Хромосомная теория наследственности Т.Моргана. Закономерности неполного сцепления генов. Перекрест хромосом (кроссинговер) и его цитологическое доказательство. Генетические доказательства линейного расположения генов в группе сцепления. Генетические карты высших организмов.

Практические работы. Определение положения гена в группе сцепления. Решение генетических задач.

 

  1. Мутации у высших организмов – 6ч.

Комбинативная и мутационная изменчивость. Классификация мутаций. Генные, хромосомные и геномные мутации. Множественный аллелизм. Индуцированный мутационный процесс.

 

  1. Цитоплазматическая наследственность – 4ч.

Роль ядра и цитоплазмы в наследственности. Органеллы клеток, имеющие самостоятельно реплицирующуюся ДНК. Пластидная наследственность. Митохондриальная наследственность. Явление цитоплазматической мужской стерильности.

 

  1. Медицинская генетика – 20ч.

Человек – как генетический объект исследований. Методы генетики человека. Хромосомы человека в норме и патологии. Генные болезни человека – фенилкетонурия, муковисцидоз и их молекулярные механизмы. Хромосомные абберации у человека- синдром Дауна. Болезни с наследственным предрасположением. Медико-генетические консультации.

Практические работы. Генеалогический метод в генетике человека. Принципы оценки степени риска при аутосомно-доминантном, аутосомно-рецессивном и сцепленном с полом наследовании. Решение задач на медико-генетическое консультирование.

 

  1. Генетика пола – 10ч.

Роль хромосом в определении пола. Генетические и физиологические особенности половых хромосом. Теории определения пола – балансовая и физиологическая. Переопределение пола.

Практическая работа. Анализ родословных с различными типами наследования. Решение генетических задач.

 

  1. Генетика популяций – 18ч.

Понятие о популяции. Генетические процессы в популяции. Равновесие в популяции. Факторы изоляции в популяции. Статистическая характеристика популяций. Роль мутационной и модификационной изменчивости в адаптации организмов.

Практические работы. Статистические методы в популяционной генетике. Составление модели популяции.

 

  1. Генетические основы селекции – 4ч.

Понятие о породе и сорте. Источники изменчивости для отбора: мутационная изменчивость, полиплоидия, комбинативная изменчивость, отдаленная гибридизация. Различные системы скрещивания. Гетерозис. Методы отбора.

 

  1. Полиплоидия – 4ч.

Изменчивость числа хромосом. Механизмы возникновения полиплоидных клеток. Автополиплоидия и особенности мейоза у автополиплоидов. Аллополиплоиды, особенности мейоза. Получение плодовитых аллополиплоидов. Искусственное получение полиплоидов и перспективы этого направления в селекции.

 

  1. Экскурсии и встречи с учеными – 4ч.

Экскурсии в учебные и научно-исследовательские институты соответствующего профиля.

 

  1. Итоговое занятие – 4ч.

Подведение итогов за год. Оценка индивидуальных достижений обучающихся.

 

Методическое обеспечение программы

Учитывая тот факт, что в усвоении теоретического материала по генетике большое значение имеет приобретение практических умений и навыков, для осуществления занятий по экспериментальной и классической генетике требуется специальное оборудование: микроскопы с осветителями, лупы ручные, пинцеты, пипетки, реактивы для изучения кариотипов и др. Кроме того, необходим раздаточный материал: коллекции семян растений, гербарии листьев, цветков, стеблей, фиксированный материал, методические указания по работе с данным материалом. Все это можно заготовить во время проведения экскурсий, в течение учебного года. Важное  значение имеет использование наглядных пособий – генетических и цитологических таблиц. Объекты, задачи и примеры, анализируемые на занятиях с позиций генетики, должны быть взяты из окружающей человека действительности и иметь определенное практическое значение во всех областях деятельности человека (сельское хозяйство, экология, селекция, медицина и др.) Учитывая тот факт, что генетика относится к точным наукам, в заданиях должны широко использоваться информационно-математический метод, биологическая статистика, ЭВМ, калькуляторы и разнообразная вычислительная техника.

 

Предполагаемый результат обучения по программе.

После окончания курса обучения, предусмотренного программой, учащиеся должны знать:

  • основные закономерности наследственности и изменчивости организмов;
  • объяснять явления наследования с точки зрения цитологии;
  • значение ДНК, генов, хромосом в хранении и передаче наследственной информации;
  • роль генотипа и среды в формировании фенотипа;
  • значение мутаций для эволюции и селекции;
  • методы генетического анализа и сферу их применения;
  • классификацию и причины наследственных болезней человека;
  • методику решения генетических задач;
  • методику составления родословной;
  • понимать вредное влияние мутагенов, курения и употребления алкоголя на наследственность и развитие потомства.

Учащиеся должны уметь:

  • решать генетические задачи разных типов;
  • анализировать типы наследования по родословным;
  • вычислять критерий соответствия Х2;
  • составлять вариационные кривые;
  • вычислять важнейшие биометрические показатели;
  • иметь практические умения и навыки при работе с дополнительной литературой и справочниками.

Читайте также по данной теме

Яндекс.Метрика