Натуральні препаровані засоби навчання біології. Методика використання на уроках опудал, колекцій та гербаріїв.

Натуральні об'єкти

До натуральних належать об'єкти живої природи (рослини, гриби, тварини, їхні органи й частини) та неживої (зразки гірських порід, ґрунту, палива; продукти промислового й сільськогосподарського виробництва; реактиви й ма­теріали). В навчальному процесі з біології використовують (рис. 9.2):

· непрепаровані об 'єкти живої природи (живі організми) та препаро­
вані (гербарії, вологі препарати, мікропрепарати, остеологічні пре­
парати, колекції, таксидермічні зоологічні експонати — опудала,
мумії, тушки);

· необроблені об 'єкти неживої природи (зразки гірських порід, пали­
ва; колекції форм збереженості викопних організмів) та оброблені
(реактиви й матеріали, колекції зразків промислового та сільського­
сподарського виробництва).

Шкільною програмою з біології передбачається безпосереднє озна­йомлення учнів із натуральними об'єктами живої та неживої природи. Основними методами, що застосовуються в роботі з натуральними об'­єктами, є спостереження й експеримент. Головна мета кожного спосте­реження — вироблення правильних умінь і навичок роботи з натураль­ними об'єктами та формування біологічних понять.

За способом використання на уроці натуральні об'єкти поділяють­ся на демонстраційні (використовуються вчителем) та роздаткові (використовуються учнями). Відповідно задаються певні параметри об'єктів, які мають забезпечувати їх детальний розгляд.

Для демонстрування використовуються натуральні об'єкти роз­міром не менш як 60x40 мм (наприклад, опудала й скелети тварин). Як роздатковий матеріал придатніші об'єкти малих розмірів (гербарії, во­логі препарати тощо).

Найефективніше використання натуральних об'єктів як роздатково-го матеріалу для організації самостійної роботи учнів. Успішність самос­тійної роботи учнів багато в чому залежить від якості керування їхнім сприйняттям (усний інструктаж учителя). Важливо не так показати сам об'єкт, як навчити працювати з ним, спостерігати, робити висновки. Ознайомлення учнів з об'єктом має відбуватися від цілого до деталей, а потім на основі проведеного спостереження, — знову до цілого.

Якщо з певних причин натуральний об'єкт не можна продемонстру­вати, то вчитель має передбачити інші компенсаторні варіанти, напри­клад застосування екранних технічних засобів статичної проекції, за допомогою яких натуральний об'єкт проектується на екран.

У шкільній практиці трапляються випадки методично непродума­ного використання натуральних об'єктів, коли роздатковий матеріал править за демонстраційний (гербарії, вологі препарати тощо), що не забезпечує необхідної наочності й не сприймається учнями.

Наочність — одна з основних вимог до відбору натуральних об'єк­тів або проектування різних видів посібників, компонентами яких є на­туральні об'єкти. Відповідно до цієї мети відбирають об'єкти з яскраво вираженими типовими ознаками, необхідними для розкриття змісту біологічних понять, що формуються в шкільному курсі. Передбачаєть­ся також використання оптичних приладів, за допомогою яких можна краще роздивитись об'єкт. Допускається застосування поряд зі склад­ними за будовою об'єктами пояснювальних схем і рисунків.

Для більшої наочності в натуральних об'єктах використовуються різні способи кодування: кольором, цифрами, літерами тощо.

Схарактеризуємо групу натуральних об'єктів із біології.

Предмети і явища об'єктивної дійсності для безпосереднього вивчення. Живі організми — це група натуральних об'єктів (росли­ни, тварини, гриби, дроб'янки), що забезпечують найбільшу конкрет­ність і повноту знань учнів. Частину живих рослин і тварин збирають на пришкільній навчально-дослідній земельній ділянці безпосередньо перед заняттями здебільшого для одноразового використання.

■ Наприклад, для забезпечення лабораторних робіт із теми «Різноманіт­ність покритонасінних» (розділ «Царство Рослини», 6 клас) на пришкіль­ній навчально-дослідній земельній ділянці доцільно вирощувати представ­ників родин, що вивчаються: дикорослі рослини (паслін чорний, редька ди­ка, ромашка аптечна, деревій звичайний) та культурні (жоржини, айстри, картопля, капуста).

Забезпечення занять живим роздатковим і демонстраційним мате­ріалом істотно полегшується, якщо в школі є куточок живої природи (див. дод. 1). Добираючи рослини й тварин до куточка живої приро­ди, слід насамперед ураховувати можливості їх використання на уро­ках та в позаурочній роботі.

У процесі вивчення розділу «Царство Тварини» (7 клас) можна орга­нізувати різноманітні самостійні роботи з використанням живих тварин. Це сприяє успішнішому засвоєнню учнями анатомо-морфологічних, екологічних і систематичних понять розділу, ефективному оволодінню школярами вміннями правильно вести спостереження над тваринами, з'ясуванню систематичного положення різних видів тварин.

На розвиток пізнавальної самостійності учнів істотно впливає про­ведення лабораторних робіт із використанням живих тварин (евглени зеленої, інфузорії туфельки, дощового черв'яка, трубочника, молюсків тощо). Зазвичай на таких уроках роботі з натуральними об'єктами від­водиться більша частина навчального часу, оскільки вона виконується на етапі вивчення нового матеріалу й має репродуктивний або пошуко­вий характер. Для успішного проведення цих уроків слід попередньо підготувати роздатковий матеріал та інструктивні картки, в яких зазна­чено тему лабораторної роботи, мету, обладнання й матеріали, хід ро­боти, а також завдання або запитання, що сприяють усвідомленому ро­зумінню школярами об'єктів вивчення.

Гербарії — це тематичні, систематизовані набори засушених рос­лин, прикріплених до білих аркушів цупкого паперу. Розміри гербарних аркушів — 250x350 або 175x250 мм. Здебільшого гербарний аркуш має етикетку розміром 60x10 мм, на якій зазначено назву рослини (українською мовою), назву родини, порядковий номер рослини в да­ному гербарії, іноді — наведено короткі відомості з біології рослини. Для кращого зберігання гербарний аркуш покритий аркушем тонкого паперу або прозорою тонкою поліетиленовою плівкою.

До шкільного курсу біології пропонуються комплекти гербаріїв промислового виробництва: «Царство Рослини», «Систематика рос­лин», «Рослини України», «Ароморфоз у рослин», «Ідіоадаптація в рос­лин», «Модифікаційна мінливість», «Мутаційна мінливість», «Про­міжний характер успадковування», «Поліплоїдні рослини».

Гербарії використовують в основному як роздатковий матеріал. Уч­ні мають уважно розглянути гербарний екземпляр і виконати певні за­вдання.

Відповідно до змісту навчального матеріалу шкільного курсу біоло­гії можна організувати самостійні роботи з використанням гербаріїв, які сприяють формуванню різноманітних понять:

• морфологічних (морфологічна будова рослини, її органів — кореня,
стебла, квітки, плоду, насіння тощо) в розділі «Царство Рослини» (6 клас);

• систематичтшх (ознаки родин і класів квіткових рослин, особливос­ті основних груп рослинного світу, видовий склад і систематичне положення рослин) у розділі «Царство Рослини» (6 клас);

• генетичних (проміжний характер успадковування, мутаційна й мо­дифікаційна мінливості) в розділі «Універсальні властивості орга­нізмів» (11 клас);

· онтогенетичних (способи розмноження квіткових рослин) у роз­
ділах «Царство Рослини» (6 клас) та «Універсальні властивості ор­
ганізмів» (11 клас);

· еколого-еволюційних (ароморфози та ідіоадаптації в рослин) у роз­
ділі «Історичний розвиток органічного світу» (11 клас).

Слід зауважити, що завдання для самостійних робіт із формування конкретних понять відрізняються за своїм характером.

■ Наведемо приклад завдання до гербарію з визначальною карткою, який ви­користовується для проведення лабораторних робіт із визначення рослин кла­су Дводольні або Однодольні (розділ «Царство Рослини», 6 клас). Порядок йо­го виконання такий:

1. Ознайомтеся з принципом побудови визначальної картки.

Визначальна картка складається з питань, поданих не у звичайній запиталь­ній формі, а у вигляді двох коротких описів протилежного змісту — тез та антитез. Теза й антитеза — це ступінь. Перед антитезою ставиться цифра 0. Цифри ліворуч (1, 2, 3 і т. д.) позначають номер ступеня, цифри праворуч по­казують, на який ступінь слід переходити, якщо названі ознаки відповідають ознакам даної рослини.

2. Візьміть рослину № 1.

3. Прочитайте тезу й антитезу першого ступеня й визначте, яка ознака най­
більше відповідає цій рослині.

4. Цифра праворуч показує, на який ступінь ліворуч вам слід переходити.

5. На новому ступені продовжуйте порівняння тези й антитези.

6. На якомусь ступені обрана вами теза чи антитеза закінчиться не циф­
рою, а назвою рослини з двох слів: перше слово — це родова назва, яка разом
із другим словом становлять назву виду.

7. Укажіть номер гербарного зразка, з яким ви працювали, й видову назву
рослини у висновку.

8. Таку саму роботу за визначником проведіть із рослинами за №№ 2,3,4.

Гербарії можна використовувати не лише для вивчення нового ма­теріалу, а й для контролю знань учнів. Проте слід ураховувати, що гер­барний матеріал не дає повного уявлення про натуральний об'єкт: учні можуть установити розміри рослини (якщо її представлено цілком) і дещо дізнатися про морфологію її органів, а про рослину в цілому та про її забарвлення вони дістають відносне уявлення. Тому гербарії до­цільно використовувати в комплексі з іншими засобами навчання.

Вологі препарати — це законсервовані в спеціальних розчинах рос­лини, гриби, тварини або їхні окремі органи.

Вологі препарати промислового виробництва (див. дод. 1) містяться в банках циліндричної або прямокутної форми зі звичайного чи орга­нічного скла розмірами 64x69x252, 67x91x198 або 42x58x142 мм. Бан­ки герметично закриті. Для максимального збереження натурального забарвлення об'єкта використовують різні консервувальні суміші (на­приклад, Мельникова—Развєдєнкова, Шора, Боля). На кожній банці є етикетка з назвою об'єкта. Окремі частини об'єкта можуть мати циф­рове кодування, яке розшифровується в експлікації на зовнішній повер­хні банки. Аналогічні органи зазвичай позначаються однією й тією са­мою цифрою.

За змістом вологі препарати поділяються на три групи:

• морфологічні — для вивчення зовнішньої будови тварин, рослин

або їхніх частин (наприклад, корінь бобової рослини з бульбочками,

павук-хрестовик, актинія);

• анатомічні — для вивчення внутрішньої будови організму або його частин (наприклад, внутрішня будова річкового рака, дощового чер­в'яка, жаби, птаха);

• для вивчення розвитку організмів (наприклад, розвиток кісткової риби, жаби, курки).

Вологі препарати використовують лише як роздатковий матеріал. Слід звертати увагу учнів на те, що внаслідок консервації об'єкти мо­жуть втратити природне забарвлення.

Найчастіше вологі препарати використовуються під час проведення самостійних і лабораторних робіт. У цьому разі учні одержують певні завдання, які мають виконати в ході роботи.

Вологі препарати використовуються також під час вивчення нового матеріалу (в ході розповіді вчителя або бесіди). Вчитель пропонує роз­глянути ту чи іншу частину препарату, ставить учням запитання, від­повісти на які вони зможуть лише після вивчення даного натурального об'єкта.

Мікропрепарати — це препаровані мікроскопічні об'єкти (гідра, дафнія, хлорела, пилок сосни, сорус папороті тощо), тканини й органи рослинного та тваринного організмів, які розміщені між покривним та предметним склом у бальзамі спеціального складу.

Мікропрепарати поділяються на тимчасові й постійні. Тимчасові мікропрепарати готують безпосередньо на уроці; вони не призначені для тривалого зберігання. Постійні мікропрепарати зазвичай виготов­ляються промисловим способом. їх фарбують спеціальними барвника­ми для виокремлення структур, а на предметне скло наклеюють етикет­ки з відповідними підписами. Нині випускаються набори з 15 мікро-препаратів до всіх розділів шкільного курсу біології.

Постійні мікропрепарати використовують для виконання лабора­торних робіт із вивчення: будови чоловічої папороті, нижчих грибів, клітин зелених водоростей, внутрішньої будови стебла, листка, ко­реня, кореневого волоска (6 клас); будови одноклітинних тварин (аме­би, евглени зеленої, інфузорії туфельки), гідри, комах, ланцетника (7 клас); складу крові (8 клас); будови клітин прокаріотів та еукаріо-тів, тканин рослинного й тваринного організмів, мітотичного поділу клітин (10 клас).

Нескладні тимчасові препарати для вивчення будови клітин шкірки цибулі, пилку сосни, хлорели, хламідомонади, евглени зеленої, інфузо­рії туфельки, гідри, мітотичного поділу клітин учні можуть виготовити самі. Формування в учнів уміння виготовляти тимчасові мікропрепара­ти й розглядати їх під мікроскопом починається на початку вивчення систематичного курсу біології в 6 класі (розділ «Царство Рослини», тема «Клітинна будова рослин»).

Мікропрєпарати можна використовувати й для перевірки знань уч­нів. У цьому разі закривають етикетку мікропрепарату й дають завдан­ня: визначити назву, з'ясувати будову тощо.

Однією з умов ефективного застосування мікропрепаратів є чітке пояснення, що учні мають побачити. Для цього використовуються таб­лиці, рисунки в підручнику, навчальних посібниках-атласах, робочих зошитах для лабораторних і практичних робіт тощо. Застосування те­лекамери дає змогу дістати збільшене зображення мікропрепаратів на екрані телевізора, завдяки чому досліджуваний об'єкт стає доступним для вивчення групою учнів.

Орієнтовний перелік мікропрепаратів для теледемонстрації на уро­ках біології:

Питання, шо вивчаються Мікропрепарати

6 клас

Тканини рослин Тканини рослинного організму

Одноклітинні зелені водорості Хламідомонада. Хлорела

Багатоклітинні зелені водорості Спірогира. Улотрикс

Відділ Мохоподібні Спорангій зозулиного льону

Відділ Папоротеподібні Сорус папороті

Відділ Голонасінні Хвоя сосни. Пилок сосни

Корінь Кінчик кореня

Стебло Внутрішня будова стебла

Листок Внутрішня будова листка

Будова квітки. Запилення. Запліднення Поперечний зріз пиляка.

Поперечний зріз зав'язі

Нижчі гриби Мукор

7 клас

Тканини тварин Тканини тваринного організму

Одноклітинні тварини Найпростіші (евглена зелена,

інфузорія туфелька)

Тип Кишковопорожнинні Гідра

Особливості зовнішньої будови комах. Ротові апарати комах
Загальна характеристика класу

Головохордові Ланцетник

8 клас

Будова та функції еритроцитів і лейко­
цитів Кров жаби. Кров людини

10 клас

Мітоз. Фази мітозу Мітоз у клітині корінця цибулі

Мейоз Мейоз

Тканини рослин Тканини рослинного організму

Тканини тварин Тканини тваринного організму

Остеологічні препарати — це цілісні скелети тварин або їхні час­тини. Програмою з біології передбачено вивчення скелета представни­ків різних систематичних груп тварин. Для цього використовують цілісні скелети тварин (наприклад, жаби, ящірки, риби) та окремі час­тини скелета (наприклад, черепи хребетних тварин). Монтують скеле­ти на підставках, а набори кісток — на планшетах чорного кольору.

Великі цілісні скелети тварин (кролика, кішки, курки) можуть вико­ристовуватися для демонстрації під час пояснення нового матеріалу, опитування учнів. Дрібні скелети (жаби, голуба) використовують для організації самостійної роботи учнів під час виконання лабораторних робіт (із тем «Клас Земноводні», «Клас Птахи», розділ «Царство Тва­рини», 7 клас).

■ Вивчаючи будову й ріст кісток (розділ «Людина», 8 клас), можна запро­понувати учням самостійну роботу пошукового характеру з визначення властивостей декальциноваиої та прожареної кісток. Для проведення цієї роботи доцільно використати кістки риби, птаха або ссавця, одні з яких витримані протягом доби в 10 %-му розчині соляної кислоти, а інші — прожарені. Робота має виконуватися під керівництвом учителя за таким завданням:

1. Розгляньте кістку, витриману в розчині соляної кислоти. Зігніть її.
Поясніть, що з нею відбулося.

2. Розгляньте прожарену кістку. Зігніть її. Поясніть, що з нею відбулося
під час прожарювання.

3.Зробіть загальний висновок із даних, добутих у дослідах.

У результаті виконання роботи учні доходять висновку, що неорганічні речовини надають кісткам твердості, органічні — пружності, а їх поєднан­ня забезпечує міцність кісток.

Колекції — це зібрання однорідних натуральних об'єктів (рослин, грибів, тварин або їхніх частин, форм збереженості викопних організ­мів), систематизованих за спільними ознаками (наприклад, колекції насіння, плодів, комах, кісток, скелетів, хрунтів, палива, мінеральних добрив).

У колекціях можуть поєднуватися натуральні об'єкти та їхні зобра­ження у вигляді малюнків або муляжів-імітацій. Об'єкти, що входять до колекції, мають бути доступними для спостереження неозброєним оком або за допомогою ручної лупи.

Колекції монтують у коробках із глухими або заскленими кришка­ми. Окремі зразки колекції підписують або кодують цифрами (зміст кодування розкривається в пояснювальному підписі).

До шкільного курсу біології пропонуються комплекти колекцій, ви­готовлених промисловим способом (див. дод. 1). їх можна використо­вувати як демонстраційний і роздатковий матеріал. У демонстраційних колекціях розмір об'єктів має бути не менший, ніж 60 х 40 мм.

Колекції можуть слугувати основним матеріалом для лабораторних робіт, наприклад, колекції «Різноманітність пагонів» та «Різноманіт­ність листків» — для вивчення вегетативних органів покритонасінних (розділ «Царство Рослини», 6 клас), колекції черепашок молюсків і скелетів коралових поліпів — для вивчення будови молюсків (розділ «Царство Тварини», 7 клас).

Опудала роблять із препарованої та обробленої шкіри риб, земно­водних, плазунів, птахів і ссавців. Обробка знятої шкіри всіх без винят­ку тварин полягає в максимальному видаленні жирової та хрящової тканин (для запобігання фізичному або мікробному руйнуванню шкіри на готових опудалах), відновленні еластичності шкіри та профілактич­ному її протравлюванні (для захисту опудала від комах-шкідників).

Залежно від розміру тварини використовують різні способи ви­готовлення опудала: накручування (для звірів, менших від зайця, для птахів у статичних позах, великих плазунів); насипання (для дріб­них ссавців, птахів, плазунів); на арматурній основі (для тварин вели­ких розмірів, наприклад лося, оленя), на твердому манекені (для звірів більших від зайця, великих птахів, наприклад орлів, лебедів); ліплення (для дрібних плазунів та великих земноводних) тощо. Так, особливість способу накручування полягає в тому, що внутрішню основу опудала становлять накручені на дротяний каркас із м'якого волокнистого ма­теріалу (натуральне клоччя, сіно, солома) кінцівки, тулуб, іноді — череп. За способу насипання застосовується спеціальне кріплення кар­касного дроту, а макет тушки насипається тирсою. Опудала монтують на різноманітних підставках (сучок дерева, дошка, сухий гриб-труто-вик тощо).

Найдоступнішим способом виготовлення експонатів тварин в умо­вах школи є муміфікація. Мумії роблять із препарованих, просочених особливими речовинами (зазвичай 10 "/о-м розчином формаліну) та ви­сушених шкірок дрібних ссавців, птахів, риб. Перед висушуванням тушку тварини набивають волокнистим матеріалом і фіксують у по­трібній позі на підставці.

Опудала великих тварин використовують як демонстраційні посіб­ники, а опудала та мумії дрібних тварин — для проведення самостій­них робіт. На прикладах опудал великих птахів (чаплі, качки-крячки, канюка) й ссавців (білки, зайця), мумій дрібних птахів (ворони, галки, голуба, горобця) учні ознайомлюються з їхнім зовнішнім виглядом (формою тіла, розмірами, забарвленням) і визначають характерні при­стосування до життя в різних умовах.

Використовуючи опудала, слід дотримуватися правил гігієни й без­пеки, насамперед необхідно виключити можливість контакту учнів з опудалами, обробленими сильнодійними стійкими отрутами.

Тушки — це спрощений варіант опудал: тіло зафіксоване у витяг­нутій позі, кінцівки зазвичай витягнуті вздовж осі тіла. На відміну від опудала, внутрішню каркасну основу тушки становить один опорний стержень із дерева або дроту. Тушки супроводжуються етикетками з короткими даними про екземпляр та інвентарним номером. Повніша інформація міститься в рукописному або комп'ютерному банку даних. Колекційні тушки можна використовувати як роздатковий матеріал для організації самостійної роботи учнів. Переваги колекційних тушок перед опудалами полягають у тому, що їх можна розглядати з усіх бо­ків, мацати, зіставляти тощо й легко виготовляти в умовах школи.