Возникновение жизни на Земле. Химическая эволюция

Технологическая карта интегрированного урока (Химия – Биология)
Возникновение жизни на Земле. Химическая эволюция»
Севостьянова Елена Геннадьевна,
преподаватель естественно – научных дисциплин
ГБОУ СПО Калининградской области
«Индустриально – педагогический колледж»
Тип урока: по дидактическим целям – изучение нового материала, по используемым методам
обучения – проблемный.
Дидактическая цель: создание условий для активного осмысления новой учебной информации.
Задачи:
Образовательные:
1. Раскрыть понятие жизни;
2. Познакомить учащихся с основными гипотезами о возникновении жизни.
3. Раскрыть различия в подходах к объяснению возникновения жизни с религиозной и
научной позиций.
4. Показать, как менялись взгляды на возникновение жизни по мере накопления научных
знаний.
5. Раскрыть этапы химической эволюции согласно современной теории возникновения жизни
на Земле.
Развивающие:
1. Развивать умения находить необходимую информацию в тексте;
2. Развивать умения сравнивать, обобщать, делать выводы, оценивать свои знания и знания
одноклассников;
3. Развивать умение находить взаимосвязь: строение – структура – функции.
4. Развивать умения работать творчески, умения мыслить и рассуждать.
Воспитательные:
1. Обеспечить условия сотрудничества преподавателя и учащихся в процессе педагогических
технологий на основе активации и интенсификации деятельности учащихся.
2. Содействовать воспитанию у детей уважения к историческому пути познания, создавать
условия для воспитания любви ко всему живому.
3. Содействовать формированию мировоззренческих идей познаваемости явлений и свойств
окружающего мира.
4. Патриотическое воспитание.
1
Межпредметные связи – химия, биология
Планируемые результаты: учащиеся углубляют знания об основных этапах возникновения и
развития жизни на Земле.
Личностная значимость материала: каждый человек – частица органического мира.
Методы и методические приемы:

Эвристическая беседа

Работа с ключевыми терминами

Проблемное изложение

Работа в парах (группах)

Работа с информационным текстом (приложение 1)

Работа с мыслительным листом (приложение 2)
Ключевые понятия урока: жизнь, свойства живых организмов (обмен веществ, саморегуляция,
наследственность, изменчивость, дискретность, рост, развитие),полимеры, биополимеры,
мономеры, реакции полимеризации, поликонденсации, аминокислоты, белки, нуклеиновые
кислоты, виды РНК, ДНК, нуклеотид, химическая связь (ковалентная полярная, пептидная,
водородная), аллотропия.
Понятия, знания которых необходимо для успешного усвоения материала:
Полимеры, мономеры, биополимеры, реакции полимеризации, поликонденсации, репликация
ДНК, биосинтез белка, функции белка, функции РНК.
Материалы и оборудование:

Средства мультимедиа (проектор,экран широкомасштабной визуализации)

Электронная урок – путешествие «Возникновение и развитие жизни на Земле»

Модель «Строение ДНК»

Дидактический материал: мыслительный лист, информационные листы (основные теории
возникновения жизни на Земле)

Плакаты, маркеры, доска.
2
Ход урока:
1. Этап учебного занятия: Организационный момент.
Время: 1 минута
Цель: Включение в деловой ритм и подготовка студентов к работе.
Компетенции: Знать правила поведения на уроке. Уметь готовиться к уроку.
Методы и методические приемы: словесный метод
Форма: фронтальная беседа
Используемые цифровые ресурсы: нет
Деятельность преподавателя
Деятельность студента
Приветствует учащихся. Проверяет готовность к уроку.
Готовятся к уроку. Приветствуют
преподавателя.
2. Этап учебного занятия: Актуализация знаний об эволюции.
Время: 3 минут
Цель: Контроль усвоения знаний
Компетенции: Знать движущие силы эволюции, основные направления эволюции.
Методы и методические приемы: фронтальный опрос.
Используемые цифровые ресурсы: нет
Деятельность преподавателя
Деятельность студента
Проводит фронтальный опрос
Участвуют во фронтальном опросе.
3. Этап учебного занятия. Изучение нового материала.
Время: 15 минут.
Цель: Настроить на осознанное восприятие нового материала; раскрыть понятие жизни, вспомнить
основные свойства живых организмов, рассмотреть основные теории о возникновении жизни на
Земле, выяснить основные условия возникновения жизни на Земле.
Компетенции: умение быстро включаться в работу, слушать, выбирать главное, воспринимать
цели, обобщать, делать выводы.
Методы и методические приемы: проблемное изложение, эвристическая беседа, мозговой штурм,
сообщения учащихся, работа с информационными листами, работа в группах.
Используемые цифровые ресурсы: нет
Деятельность преподавателя
Деятельность студента
3
1.Активизация познавательной
деятельности
Участвуют в эвристической беседе.
Постановка познавательной задачи урока
Проводит эвристическую беседу:
Слушают преподавателя.
А) Когда, где и как возникла жизнь?
Б) Какие основные условия были необходимы Формулируют тему урока и записывают ее на
для ее возникновения?
мыслительном листе «Возникновение жизни на
В) Что такое жизнь?
Земле. Химическая эволюция»
Г) Чем живое отличается от неживого?
Сформулируйте цели урока?
Формулируют цели и задачи урока.
2. Работа с понятием «жизнь»
2 учащихся выступают перед классом с диалогом
«Спор скептика и оптимиста», знакомят с понятиями
жизни, которые дали Ф.Энгельс и Волькенштейн.
Работа с определениями жизни, которые записаны на
мыслительном листе.
3. Почему именно белкам и нуклеиновым
Учащиеся формируют основные функции белков и
кислотам отводится главная роль в жизни?
нуклеиновых кислот.
4. Благодаря чему ни способны выполнять
эти функции?
Рассматривает строение белков и нуклеиновых
кислот.
5. Какие вещества называются полимерами?
Почему белки и нуклеиновые кислоты
Дают понятие полимерам, биополимерам.
называют биополимерами? С помощью,
каких реакций образуются полимеры? В чем
Продолжают участвовать в беседе: с помощью
различие этих реакций?
реакций полимеризации и поликонденсации.
6. Напишите уравнения полимеризации на
Записывают уравнения полимеризации этилена, с
примере этилена, поликонденсации на
образованием полиэтилена. Работа с понятиями:
примере образования аланилглицилглицина.
мономер, структурное звено, степень полимеризации.
Записывают уравнения реакции поликонденсации,
находят признаки сходства и отличия этих реакция.
7. Какая связь между атомами углерода в
Определяют типы химической связи (в полиэтилене
полиэтилене?
между атомами С – С ковалентная неполярная,
4
Между атомами С и N в молекуле пептида?
одинаковая электроотрицательность; в пептиде
Какая связь называется пептидной?
пептидная).
8. Постановка познавательной задачи. Как
Отвечают (выдвигает гипотезу).
человек изучает явления, происходящие в
Находят различия между гипотезой и теорией.
природе?
Чем гипотеза отличается от теории?
Существует несколько теорий, которые
пытаются объяснить где, как и когда
возникла жизнь. Сегодня на уроке мы
познакомимся с основными из них.
Инструктирует о работе с информационными
Учащиеся делятся на 4 группы (креационизм,
листами.
панспермии, самозарождения) . Работают с
Ваша цель раскрыть сущность предложенной
информационными листами, делают опорный
вашему вниманию теории, узнать, кто
конспект на ватманах.
является сторонником данной теории,
Опорный конспект
познакомить остальных с данной теорией,
1. Название теории
составив опорный конспект.
2. Сущность теории
9. Самостоятельная работа с
3. Сторонники теории
информационным текстом.
4. Доказательства теории
Выступление лидеров групп.
Защита опорных конспектов.
Могут ли данные теории на сегодняшний
день объяснить нам как возникла жизнь?
Нет
А почему? Что нужно знать, чтобы
предположить, как возникла жизнь?
Когда? И где?
Вспомните из курса географии, истории, что
Называют примерные даты возникновения жизни.
собой представляла планета Земля в те
Выдвигают предположения.
далекие времена?
Что происходило на Земле? Какой была
Рассуждают, отвечают на вопросы.
атмосфера Земли? Мы выяснили в начале
Выясняем. Что на Земле присутствовали
урока, что жизнь есть там где есть белки и
вулканические газы, называют их, записывают в
НК? Были ли они в тогда на Земле? Какие
мыслительные листы.
газы присутствовали? Был ли кислород?
5
Почему?
Как могли возникнуть органические вещества Из аминокислот, углеводов, липидов.
– белки и нуклеиновые кислоты?
Чтобы ответить на все наши вопросы,
выяснить, правы ли мы в своих
предположениях предлагаю отправиться в
путешествие на космическом корабле в те
далекие времена. В ходе путешествия, будьте
Просматривают электронный урок, делаю записи в
внимательны, можете делать записи на
мыслительных листах, отвечают на вопросы
мыслительных листах. Счастливого полета!
викторины.
Просмотр электронного урока.
45 минут
4. Этап учебного занятия Закрепление знаний.
Время: 15 минут
Цель: проверить степень усвоения знаний по теме: «Возникновения жизни на Земле»
Компетенции: умение быстро включаться в работу, слушать, выбирать главное, сравнивать,
обобщать, делать выводы.
Методы и методические приемы: наглядно-практические: схема «Условия возникновения жизни
на Земле»,
Деятельность преподавателя
Эвристическая беседа
1.
Кто является автором современной
Деятельность студента
Участвуют в эвристической беседе.
Делают записи в мыслительном листе.
теории возникновения жизни на Земле?
2.
Почему первые этапы возникновения
жизни – это химическая эволюция?
3.
Какой была первичная атмосфера
Земли?
4.
Под действием, каких условий возникла
Размышляют, письменно оформляют
свои мысли.
жизнь?
5.
Какой результат этих воздействий?
6.
С какого этапа начинается
биологическая эволюция?
7.
А почему именно в воде возможна была
6
жизнь?
Выходят «скептик» и «оптимист»,
ведут диалог.
Рефлексия. Сделайте вывод по сегодняшней теме
урока.
Делают выводы к уроку.
Оцените свою работу на уроке, ответив на вопросы
мыслительного листа.
Отвечают на вопросы.
5. Этап учебного занятия Заключительная часть
Время: 1- 2 минуты
Запишите, пожалуйста, домашнее задание.
Домашнее задание
1. § 51, стр. 183 – 185,
2. предложить свою гипотезу о возникновении жизни на Земле, попробовать доказать её.
3. используя, дополнительную литературу, интернет – ресурсы познакомится с теориями, которые
мы не рассмотрели на сегодняшнем уроке.
Большое спасибо всем за работу. Вы сегодня очень хорошо отвечали и заработали за урок
следующие оценки… (комментарии оценок).
В заключении отмечу: мы всегда вынуждены находиться в мире предположений и догадок.
Возможно, быстрое развитие науки и техники откроет нам новые горизонты исследований, и
появятся новые проблемы, решения которых приведет нас к разгадке тайн природы.
7
Приложение 1
Информационный лист
Теория панспермии (космическая теория)
Согласно теории Панспермии, предложенной в 1865 году немецким ученым Г. Рихтером и
окончательно сформулированной шведским ученым Аррениусом в 1895 году, жизнь могла быть
занесена на Землю из космоса. Наиболее вероятно попадание живых организмов внеземного
происхождения с метеоритами и космической пылью. Это предположение основывается на
данных о высокой устойчивости некоторых организмов и их спор к радиации, глубокому вакууму,
низким температурам и другим воздействиям. Однако до сих пор нет достоверных фактов,
подтверждающих внеземное происхождение микроорганизмов, найденных в метеоритах. Но если
бы даже они попали на Землю и дали начало жизни на нашей планете, вопрос об изначальном
возникновении жизни оставался бы без ответа.
Фрэнсис Крик и Лесли Оргел предложили в 1973 году другой вариант — управляемую
панспермию, то есть намеренное «заражение» Земли (наряду с другими планетными системами)
микроорганизмами, доставленными на непилотируемых космических аппаратах развитой
инопланетной цивилизацией, которая, возможно, находилась перед глобальной катастрофой или
же просто надеялась произвести терраформирование других планет для будущей колонизации[2]. В
пользу своей теории они привели два основных довода — универсальность генетического кода
(известные другие вариации кода используются в биосфере гораздо реже и мало отличаются от
универсального) и значительную роль молибдена в некоторых ферментах. Молибден — очень
редкий элемент для всей Солнечной системы. По словам авторов, первоначальная цивилизация,
возможно, обитала возле звезды, обогащённой молибденом.
Против возражения о том, что теория панспермии (в том числе управляемой) не решает
вопрос о зарождении жизни, они выдвинули следующий аргумент: на планетах другого
неизвестного нам типа вероятность зарождения жизни изначально может быть намного выше, чем
на Земле, например, из-за наличия особенных минералов с высокой каталитической активностью.
В 1981 году Ф. Крик написал книгу «Life itself: its origin and nature», в которой он более
подробно, чем в статье, и в популярной форме излагает гипотезу управляемой панспермии.
Теория самозарождения жизни на Земле
Эта теория была распространена в Древнем Китае, Вавилоне и Древнем Египте в качестве
альтернативы креационизму, с которым она сосуществовала. Аристотель (384—322 гг. до н. э.),
которого часто провозглашают основателем биологии, придерживался теории спонтанного
зарождения жизни. Согласно этой гипотезе, определенные «частицы» вещества содержат некое
«активное начало», которое при подходящих условиях может создать живой организм. Аристотель
был прав, считая, что это активное начало содержится в оплодотворенном яйце, но ошибочно
полагал, что оно присутствует также в солнечном свете, тине и гниющем мясе.
С распространением христианства теория спонтанного зарождения жизни оказалась не в
чести, но эта идея все продолжала существовать где-то на заднем плане в течение ещё многих
веков.
Известный ученый Ван Гельмонт описал эксперимент, в котором он за три недели якобы
создал мышей. Для этого нужны были грязная рубашка, тёмный шкаф и горсть пшеницы.
Активным началом в процессе зарождения мыши Ван Гельмонт считал человеческий пот.
В 1688 году итальянский биолог и врач Франческо Реди подошел к проблеме
возникновения жизни более строго и подверг сомнению теорию спонтанного зарождения. Реди
установил, что маленькие белые червячки, появляющиеся на гниющем мясе, — это личинки мух.
Проведя ряд экспериментов, он получил данные, подтверждающие мысль о том, что жизнь может
возникнуть только из предшествующей жизни (концепция биогенеза).
Эти эксперименты, однако, не привели к отказу от идеи самозарождения, и хотя эта идея
несколько отошла на задний план, она продолжала оставаться главной версией зарождения жизни.
8
В то время как эксперименты Реди, казалось бы, опровергли спонтанное зарождение мух,
первые микроскопические исследования Антони ван Левенгука усилили эту теорию
применительно к микроорганизмам. Сам Левенгук не вступал в споры между сторонниками
биогенеза и спонтанного зарождения, однако его наблюдения под микроскопом давали пищу
обеим теориям.
В 1860 году проблемой происхождения жизни занялся французский химик Луи Пастер.
Своими опытами он доказал, что бактерии вездесущи и что неживые материалы легко могут быть
заражены живыми существами, если их не стерилизовать должным образом. Учёный кипятил в
воде различные среды, в которых могли бы образоваться микроорганизмы. При дополнительном
кипячении микроорганизмы и их споры погибали. Пастер присоединил к S-образной трубке
запаянную колбу со свободным концом. Споры микроорганизмов оседали на изогнутой трубке и
не могли проникнуть в питательную среду. Хорошо прокипяченная питательная среда оставалась
стерильной, в ней не обнаруживалось зарождения жизни, несмотря на то, что доступ воздуха был
обеспечен.
В результате ряда экспериментов Пастер доказал справедливость теории биогенеза и
окончательно опроверг теорию спонтанного зарождения.
Религиозные версии возникновения жизни на Земле
Креационизм (от англ. creation — создание) — религиозно-философская концепция, в
рамках которой всё многообразие органического мира, человечества, планеты Земля, а также мир
в целом, рассматриваются как намеренно созданные неким верховным существом или божеством.
Теория креационизма, отсылая ответ на вопрос о возникновении жизни к религии (сотворение
жизни Богом), по критерию Поппера находится вне поля научных изысканий (так как она
неопровержима: научными методами невозможно доказать, как то, что Бог не сотворял жизни, так
и то, что Бог ее сотворял). Кроме того, эта теория не дает удовлетворительного ответа на вопрос о
причинах возникновения и существования самого верховного существа, обычно просто
постулируя его безначальность
Сотворение мира по Слову Бога:
“В начале сотворил Бог небо и землю. Земля была безвидна и пуста… И сказал Бог: да
будет свет. И стал свет. И отделил Бог свет от тьмы. И назвал Бог свет днем, а тьму ночью. И был
вечер, и было утро: день один. И сказал Бог: да будет твердь посреди воды, и да отделяет она воду
от воды. И создал Бог твердь. И был вечер и было утро: день второй. И сказал Бог: да прорастит
земля зелень, траву, сеющую семя, дерево плодовитое. И стало так. И был вечер, было утро: день
третий.И сказал Бог: да будут светила на тверди небесной для отделения дня от ночи, и для
знамений, и времен, и дней, и годов. И создал Бог два светила великие: светило большее для
управления днем, и светило меньшее для управления ночью, и звезды. И был вечер, и было утро:
день четвертый. И сказал Бог: да произведет вода пресмыкающихся, душу живую, и птицы да
полетят над землею, по тверди небесной. И сотворил Бог рыб и всякую душу животных и птиц по
роду их. И благословил их Бог, говоря: плодитесь и наполняйте воду и воздух. И был вечер, и
было утро: день пятый. И сказал Бог: да произведет земля душу живую по роду ее, скотов, и гадов
и зверей земных породу их и стало так. Тогда же создал Бог людей, чтобы жили в этом
прекрасном мире прославляя Его, общаясь с творцом. И было утро, и был вечер: день шестой.
И совершил Бог к седьмому дню все дела Свои, и почил в день седьмой.
9
Приложение 2
Мыслительный лист
Тема урока: Возникновение жизни на Земле
«Жизнь – это самое прекрасное и, в конечном итоге самое важное из того, что существует на
нашей планете»
(А.И.Опарин)
Цели урока:______________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
1. Работа с понятием «Жизни»
Жизнь – это
“питание, рост и одряхление” (Аристотель)
“стойкое единообразие процессов при различии внешних влияний” (Г. Тревиранус)
“совокупность функций, сопротивляющихся смерти” (М. Биша)
“химическая функция” (А. Лавуазье)
“сложный химический процесс” (И.П. Павлов)
“особая, очень сложная форма движения материи” (А.И. Опарин)
“способ существования белковых тел, основным атрибутом которого является обмен
веществ” (Ф. Энгельс)
8. “живые
тела,
существующие
на
Земле,
представляют
собой
открытые,
саморегулирующиеся и самовоспроизводящиеся системы, построенные из биополимеров –
белков и нуклеиновых кислот” (М.В. Волькенштейн)
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
2. Работа с понятиями полимеры, биополимеры, реакции полимеризации,
поликонденсации.
А) Запишите уравнения полимеризации этилена.
Б) Запишите уравнение поликонденсации на примере образования аланилглицилглицина
3. Работа с информационным листом. Составление опорного конспекта по плану:
Опорный конспект
1. Название теории
2. Сущность теории
3. Сторонники теории
4. Доказательства теории
10
4. Закрепление изученного материала
1. 1 день – Бог отделил свет от тьмы. Свет назвал днем, а тьму ночью.
2 день – небо.
3 день – сушу и моря, а также растения.
4 день – солнце, луну и звезды.
5 день – разных животных.
6 день – сотворил человека.
К седьмому дню совершил дела свои, которые он делал.
2. Деревья несут яйца. Мыши возникают из зерна, грязных тряпок и сыра.
3. «Семена жизни» занесены с других планет.
4. Жизни вечна, как вечен космос.
5. Вопросы, на которые необходимо ответить после просмотра фильма:
1) Когда появилась жизнь на Земле?
2) Состав первичной атмосферы?
3) Условия возникновения жизни на Земле?
4) Этапы возникновения жизни?
5) Можно ли первые этапы возникновения и развития жизни назвать
химической эволюцией? Почему?
6) С какого момента начинается биологическая эволюция?
7) Какие критерии живых организмов доказывают, что первейшие клетки –
живые?
8) Возможно ли в настоящее время повторное возникновение жизни?
6. Домашнее задание
1. § 51, стр. 183 – 185,
2. предложить свою гипотезу о возникновении жизни на Земле, попробовать доказать её.
3. используя, дополнительную литературу, интернет – ресурсы познакомится с теориями, которые
мы не рассмотрели на сегодняшнем уроке.
Рефлексия
1. Оцените свою деятельность на уроке ……………………………………………………………
2. Чем запомнился сегодняшний урок? …………………………………………………………….
3. Что я понял(а) ……………………………………………………………………………………..
4. Что осталось непонятным? ……………………………………………………………………….
11